Теплообменник

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в качестве высокотеплонапряженного теплообменника ядерной энергетической установки с гидравлической схемой двустороннего теплообмена нагреваемой жидкости. В теплообменнике, содержащем соосно установленные одна в другой с кольцевым зазором наружную, среднюю, внутреннюю трубы, наружная из которых закреплена в трубной доске, верхний и нижний переходники с переточными окнами, причем окна верхнего переходника сообщены с кольцевым зазором между средней и внутренней трубами, а через окна нижнего переходника кольцевой зазор между наружной и средней трубами сообщен с внутренней трубой, по оси внутренней трубы с кольцевым зазором установлена центральная труба, выведенная верхним концом за пределы наружной и укрепленная в своей трубной доске, а нижним - сообщенная с переточными окнами нижнего переходника. Технический результат - конструкция теплообменника предлагаемого вида позволит применить его в качестве модуля паропроизводящей ядерной энергетической установки погружного типа, отвечающим требованиям надежности, технологичности, монтажа, при высоких удельных теплонапряжениях занимаемого объема ядерной энергетической установки. 3 ил.

 

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве модуля малогабаритного теплообменника в составе паропроизводящей ядерной энергетической установки (ЯЭУ), работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок.

Известен теплообменный элемент типа "труба в трубе" с переходником для сред, причем переходник выполнен в виде фасонной пробки, образующей с наружной трубой переточные окна для среды, протекающей в кольцевом пространстве между трубами и имеющей осевой и радиальные каналы, подключенные к внутренней трубе и выведенные за пределы наружной трубы [1].

Недостатком этого технического решения является наличие конструктивного зазора в соединении фасонной пробки с трубой, что может привести к возникновению трещины в сварном соединении как в процессе сварки, так и при работе в условиях высоких теплонапряжений из-за разницы температур между трубой и фасонной пробкой. Процессу возникновения трещины способствует вибрация внутренней трубы. Кроме того, в плотном пучке теплообменных элементов затруднен надежный вход греющего теплоносителя в канал внутренней трубы.

Известен теплообменный элемент типа "труба в трубе", преимущественно трубка Фильтра, причем внутренняя труба имеет переменную толщину, ступенчато изменяющуюся по ходу среды [2].

Недостатком этого технического решения является невысокая надежность теплообменного элемента из-за конструкции внутренней трубы, так как сварные швы соединяемых участков этой трубы могут привести к возникновению трещин в режиме переменных термоциклических напряжений во время эксплуатации, а также наличие больших гидравлических сопротивлений при движении жидкости в проходном сечении внутренней трубы из-за его резких расширений. Этому будет способствовать вибрация внутренней трубы относительно наружной, так как поток жидкости движется под большим давлением.

Технический результат изобретения - повышение надежности конструкции теплообменника в условиях высоких перепадов температур теплообменивающихся жидкостей и их гидротурбулентных параметров, а также интенсивности теплообмена за счет увеличения поверхности теплосъема во время эксплуатации.

Указанный технический результат достигается тем, что в теплообменнике, содержащем соосно установленные одна в другой с кольцевым зазором наружную, среднюю, внутреннюю трубы, наружная из которых закреплена в трубной доске, верхний и нижний переходники с переточными окнами, причем окна верхнего переходника сообщены с кольцевым зазором между средней и внутренней трубами, а через окна нижнего переходника кольцевой зазор между наружной и средней трубами сообщен с внутренней трубой, по оси внутренней трубы с кольцевым зазором установлена центральная труба, выведенная верхним концом за пределы наружной и укрепленная в своей трубной доске, а нижним - сообщенная с переточными окнами нижнего переходника.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 - продольный разрез теплообменника;

на фиг.2 - поперечный разрез по А-А;

на фиг.3 - поперечный разрез по Б-Б.

Теплообменник содержит наружную 0, среднюю 1, внутреннюю 2 трубы, расположенные одна в другой с кольцевыми зазорами 3 и 4, верхний 5 и нижний 6 переходники с переточными окнами 7 и 8 соответственно. Наружная труба 0 закреплена в трубной доске 9. Окна 7 верхнего переходника 5 сообщены с кольцевым зазором 4, а через окна 8 нижнего переходника 6 кольцевой зазор 3 сообщен с внутренней трубой 2. По оси внутренней трубы 2 с кольцевым зазором 10 установлена центральная труба 11, выведенная верхним концом за пределы наружной трубы 0 и укрепленная в трубной доске 12. Полость нижнего конца центральной трубы 11 сообщена с окнами 8 нижнего переходника 6. Полость кольцевого зазора 4 сообщена с проходом через нижний 6 переходник посредством окон 13 с внешним пространством.

Теплообменник работает следующим образом.

Жидкометаллический теплоноситель, омывая теплообменник по внешней поверхности, поступает через окна 7 верхнего переходника 5 в полость зазора 4 и выходит наружу через окна 13 нижнего переходника 6, тем самым достигается двухсторонний обогрев нагреваемой жидкости, которая поступает по центральной трубе 11 через переточные окна 8 нижнего переходника 6, раздается по кольцевым зазорам 3 и 10 и выходит через полость кольцевого зазора между наружной трубой 0 и центральной трубой 11.

Применение конструкции теплообменника предлагаемого вида позволит применить его в качестве модуля теплообменника паропроизводящей установки погружного типа, отвечающего требованиям надежности, технологичности, монтажа, при высоких удельных теплонапряжениях занимаемого объема ядерной энергетической установки.

Источники информации

1. Зубков Е.Т. и др. Теплообменный элемент. SU. A.c. N 399708, F28D 7/10. Приоритет - 16.09.71. Опубл. бюллетень изобретений N 39, 03.10.1973 - аналог.

2. Дунцев Ю.А. и др. Теплообменный элемент типа "труба в трубе". SU. А.с. N 422935, F28D 7/10. Приоритет - 15.11.71. Опубл. бюллетень изобретений N 13. 05.04.1974.

Теплообменник, содержащий соосно установленные одна в другой с кольцевым зазором наружную, среднюю, внутреннюю трубы, наружная из которых закреплена в трубной доске, верхний и нижний переходники с переточными окнами, причем окна верхнего переходника сообщены с кольцевым зазором между средней и внутренней трубами, а через окна нижнего переходника кольцевой зазор между наружной и средней трубами сообщен с внутренней трубой, отличающийся тем, что по оси внутренней трубы с кольцевым зазором установлена центральная труба, выведенная верхним концом за пределы наружной и укрепленная в своей трубной доске, а нижним - сообщенная с переточными окнами нижнего переходника.