Теплообменник

Изобретение относится к энергетике и может использоваться в качестве теплообменника в теплообменной энергетической установке, работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок. Сущность изобретения в том, что в теплообменнике, содержащем корпус с патрубками входа и выхода теплообменивающихся жидкостей, пучок теплообменных U-образных труб, закрепленных в трубной доске, образующей с крышкой, посредством перегородки, две камеры по тракту одной из жидкостей, между корпусом и прямыми участками пучка теплообменных U-образных труб установлен профильный в поперечном сечении теплообменника, вытеснитель, причем жестко с ним соединена двойная перегородка, разделяющая вдоль осей труб межтрубное пространство на две половины. Такое выполнение позволит получить малогабаритный теплообменник, отвечающим требованиям надежности, технологичности, монтажа, при высоких удельных теплонапряжениях. 2 ил.

 

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

Известен теплообменник типа "труба в трубе", преимущественно для вязких жидкостей с внутренней трубой, снабженной наружным спиральным оребрением, причем наружная труба выполнена с изменяющейся площадью поперечного сечения, уменьшающейся в направлении движения нагреваемой среды в межтрубном пространстве, а ребра имеют высоту, увеличивающуюся обратно пропорционально шагу ребер в направлении уменьшения поперечного сечения наружной трубы [а.с. СССР 397737].

Недостатком этого технического решения является сложность конструкции, связанная с технологическим обеспечением геометрии изменения площади поперечного сечения наружной трубы совместно с изменением геометрии оребрения при достижении надежной вибропрочности труб относительно друг друга во время эксплуатации. Тем более, что для достижения соответствующей паропроизводительности требуется достаточно большое количество таких теплообменников.

Известен кожухотрубчатый теплообменник, содержащий пучок теплообменных труб, входной и выходной коллекторы среды трубного пространства и упругий вытеснитель, размещенный между пучком и кожухом и образующий с последним зазор, причем при работе теплообменника под давлением в трубной полости, превышающим давление в межтрубном пространстве, зазор между вытеснителем и кожухом сообщен с входным коллектором среды трубного пространства, а вытеснитель может быть выполнен из эластичного материала [а.с. СССР 1064110].

Недостатком этого технического решения является отсутствие возможности работы теплобменника при больших перепадах давления, расхода, температуры, что существенно сужает область его применения. Кроме того, при превышении давления среды трубного пространства над давлением межтрубного пространства в условиях соединения полостей входного коллектора и зазора между кожухом и вытеснителем будет отсутствовать межконтурная герметичность и организовать интенсивный теплообмен в таких условиях затруднительно.

Технический результат изобретения - повышение надежности конструкции теплообменника в условиях высоких перепадов температур теплообменивающихся жидкостей и их гидротурбулентных параметров во время эксплуатации.

Указанный технический результат достигается тем, что теплообменник, содержит корпус с патрубками входа и выхода теплообменивающихся жидкостей, пучок теплообменных U-образных труб, закрепленных в трубной доске, образующей с крышкой, посредством перегородки, две камеры по тракту одной из жидкостей. Между корпусом и прямыми участками пучка теплообменных U-образных труб установлен профильный, в поперечном сечении теплообменника, вытеснитель, причем жестко с ним соединена двойная перегородка, разделяющая вдоль осей труб межтрубное пространство на две половины. Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 - продольный разрез теплообменника;

на фиг.2 - поперечный разрез теплообменника по А-А.

Теплообменник содержит корпус 0 с патрубками входа 1 и 2 и выхода 3, 4, 5 теплообменивающихся жидкостей, причем патрубок выхода 5 предназначен для дренирования остатков жидкометаллического теплоносителя, пучок теплообменных U-образных труб 6, укрепленных в трубной доске 7, образует с крышкой 8 посредством перегородки 9 две камеры 10 и 11, причем прямые участки труб 6 помещены в трубы 12, концы которых жестко укреплены в трубных досках 13 и 14, а трубная доска 14 с днищем 15 образует полость 16, которая за счет межтрубных зазоров 17 сообщена с полостью 18 и патрубком к ней 19. Между корпусом 0 и трубами установлен профильный вытеснитель 20 и к нему подсоединена двойная перегородка 21.

Теплообменник работает следующим образом.

Теплообменный процесс в конструкции теплообменника осуществляется по противоточной схеме. Жидкометаллический теплоноситель поступает в патрубок 1 и движется вниз в межтрубном пространстве, омывая поверхность труб 12. Перед трубной доской 14 и жестко соединенной с ней днищем 15 теплоноситель меняет направление на противоположное и выходит через патрубок 3. Нагреваемая жидкость, поступая в патрубок 2, движется по U-образным трубам 6, откуда в виде пара попадает в камеру 11, далее выходит через патрубок 4 выхода. Через патрубок 19 подается статический газ (гелий), который является сигнализатором межконтурной неплотности. Включение в межтрубное пространство профильного вытеснителя 20 и подсоединенной двойной перегородки 21 позволяет исключить затраты на перекачку жидкометаллического теплоносителя и организовать противоточное движение теплообменивающихся жидкостей.

Применение конструкции теплообменника с предлагаемым U-образным пучком теплообменных труб позволит получить малогабаритный теплообменник, отвечающий требованиям технологичности, монтажа и эксплуатационной надежности при высоких удельных теплонапряжениях.

Теплообменник, содержащий корпус с патрубками входа и выхода теплообменивающихся жидкостей, пучок теплообменных U-образных труб, закрепленных в трубной доске, образующей с крышкой, посредством перегородки, две камеры по тракту одной из жидкостей, отличающийся тем, что между корпусом и прямыми участками пучка теплообменных U-образных труб установлен профильный, в поперечном сечении теплообменника, вытеснитель, причем жестко с ним соединена двойная перегородка, разделяющая вдоль осей труб межтрубное пространство на две половины.