ТЕПЛООБМЕННИК
HEAT EXCHANGER

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве малогабаритного теплообменника в составе сепаратора-пароперегревателя высокого давления (СПП) паропроизводящей ядерной энергетической установки (ЯЭУ), работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок.
Известен кожухотрубный теплообменник с пучком винтообразно закрученных труб фасонного профиля, выполненным закрученным относительно его продольной оси с уменьшающимся по радиусу пучка относительным шагом закрутки и прямыми концами труб, имеющих длину, равную диаметру входных и выходных патрубков с образованием в кожухе коллекторов для среды межтрубного пространства и пористость, большую пористости закрученной части пучка [1].
Недостатком этого технического решения является относительно невысокая интенсивность теплообмена между греющей и нагреваемой жидкостями в конструкции теплообменника в целом и, как следствие, невысокие значения величин выходного паросодержания при использовании его в качестве модульного теплообменника, например, в составе СПП высокого давления паропроизводящей корабельной ЯЭУ.
Известен однопоточный трубчатый змеевик, преимущественно для конвективной камеры трубчатой печи, содержащий ряды прямых труб, расположенных в шахматном порядке и соединенных на концах отводами с углом загиба 180°, причем крайние трубы каждого ряда снабжены дополнительными отводами, оси которых расположены в плоскости ряда, а угол их загиба определен из соответствующего математического выражения [2].
Недостатком этого технического решения является ухудшение процесса теплообмена между греющей и нагреваемой жидкостями при увеличении глубины компоновки трубного пучка из-за увеличения теплогидравлических сопротивлений потоку движущегося теплоносителя и, как следствие, уменьшение ресурса надежной работы конструкции, так как большая величина температурного напора между входом и выходом теплоносителя приводит к очень существенным повреждениям в местах контакта металла труб и их опорных конструкций.
Технический результат предлагаемого изобретения - обеспечение максимальной компактности трубного пучка теплообменника и достижение высокой степени эффективности теплообмена за счет компоновки самой поверхности теплосъема во время эксплуатации, увеличение ресурса надежной работы конструкции теплообменника при высоких удельных теплонапряжениях занимаемого им объема.
Указанный технический результат достигается тем, что в теплообменнике, состоящем из пучка теплообменных змеевиковых труб, концы которых закреплены в трубных досках, скомпонованных в виде ширмы, прямые участки нескольких змеевиковых труб расположены последовательно в одной плоскости, а гнутые участки разведены в одну строну от плоскости расположения прямых участков, причем разводка гибов противоположных концов, прямых участков, выполнена в разные стороны.
Информационный поиск научно-технических достижений по этой теме, тематический анализ изобретений патентного фонда ВПТБ по решению данной проблемы не выявил совокупности отличительных признаков, сходных (и присущих) с признаками предлагаемого изобретения, которое может быть использовано в качестве малогабаритного теплообменника в составе СПП высокого давления перепроизводящей ЯЭУ, работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок. В соответствии с действующим законодательством России предлагаемое изобретение удовлетворяет критериям "новизна", "уровень техники", "промышленная применимость".
Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 - продольный разрез теплообменника;
на фиг.2 - поперечный разрез по А-А;
на фиг.3 - продольный разрез модуля теплообменника;
на фиг.4 - показан трубный пучок;
на фиг.5 - показан трубный пучок с разводкой гибов.
Теплообменник содержит корпус 0 с нижней (верхней) крышкой 1, патрубками входа 2 и выхода 3 греющего теплоносителя, входа 4 и выхода 5 нагваемой жидкости (влажного пара), причем все патрубки имеют камеру 6 раздачи теплообменивающихся жидкостей с соответствующей крышкой 7, трубные доски 8, к которым подсоединены модульные теплообменники 9 с патрубками 10 и 11, 12 и 13 с помощью трубопроводов, причем модульные теплообменники 9 относительно корпуса 0 дистанционированы распорками 14. Каждый модульный теплообменник 9 имеет камеру входа 15 и выхода 16 теплоносителя, камеру входа 17 и выхода 18 нагреваемой жидкости, при этом камеры входа 17 и выхода 18 нагреваемой жидкости имеют трубные доски 19 и 20 соответственно, к которым крепится пучок теплообменных змеевиковых труб 21, камеры входа 15 и выхода 16 теплоносителя имеют трубные перфорированные доски 22 и 23 соответственно.
Теплообменник работает следующим образом.
Греющий теплоноситель поступает через патрубок 2 в камеру 6 раздачи, откуда по трубопроводам (не показано) поступает в патрубок 10 модульного теплообменника 9, в камеру 15 раздачи и по перфорации доски 22 в межтрубное пространство пучка теплообменных змеевиковых труб 21. Далее, через перфорацию доски 23 в камеру 16, откуда через патрубок 11 и по трубопроводу выходит через патрубок 3. Нагреваемая жидкость (влажный пар) поступает через патрубок 4 в камеру 6 раздачи, откуда по трубопроводам (не показано) в патрубок 12 модульного теплообменника 9, далее, в камеру 17 раздачи с поступлением в полости труб пучка теплообменных змеевиковых труб 21, в камеру 18, откуда через патрубок 13 по трубопроводам в камеру 6 и выходит через патрубок 5.
Выполнение конструкции теплообменника предлагаемого вида позволит применить его в качестве модульного теплообменника с максимально компактным пучком теплообменных змеевиковых труб паропроизводящей корабельной ЯЭУ, работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок, отвечающим требованиям надежности, технологичности, монтажа, при высоких удельных теплонапряжениях занимаемого объема.
Литература
1. Дзюбенко Б.В. и др. Кожухотрубный теплообменник. SU. А.с. № 937954. F28D 7/00. Приоритет - 11.12.80. Опубл. бюллетень изобретений № 23. 23.06.1982 - аналог.
2. Цинкалов Г.П. и др. Однопоточный трубчатый змеевик. SU. Патент №1386637. C10G 9/20. Приоритет - 07.01.86. Опубл. бюллетень изобретений №13. 07.04.1988 - прототип.