ТЕПЛООБМЕННИК
HEAT EXCHANGER

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 Фильда, 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 эксплуатаци, 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 вертикальные трубы, установленные соосно с кольцевыми зазорами относительно друг друга, внутренняя из которых прикреплена к средней и наружной трубам посредством верхнего и нижнего переходников с образованием пучка, соединенного к трубной доске посредством одной из своих труб, причем переходники выполнены с перепускными каналами, первые из которых сообщены с зазором между средней и внутренней трубами, а вторые - с полостью последней и с зазором между наружной и средней трубами, пучок прикреплен к трубной доске посредством своей внутренней трубы, а каналы верхнего переходника выполнены соответственно продольно и поперечно трубам пучка.
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, центральную 3 трубы, причем внутренняя 2 и центральная 3 трубы укреплены в трубных досках 4 и 5 соответственно. Все трубы установлены одна в другой с помощью переходников 6 и 7 с кольцевьми зазорами 8 и 9, а сами переходники 6 и 7 имеют переточные осевые 10 и радиальные 11 окна, которые повторяют себя в обоих переходниках 6 и 7.
Теплообменник работает следующим образом.
Жидкометаллический теплоноситель, омывая теплообменник по внешней поверхности, поступает через окна 10 верхнего переходника 6 в полость зазора между внутренней 2 и средней 1 трубами и выходит через осевые ответные окна 10 нижнего переходника 7. Нагреваемая жидкость поступает по центральной трубе 3 и раздается через радиальные окна 11 нижнего переходника 7 в кольцевой зазор 8 и 9. В результате двухстороннего обогрева нагреваемая жидкость, изменяя свое агрегатное состояние, движется через радиальные окна 11 верхнего переходника 6 с поступлением в полость внутренней трубы 2.
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 ЯЭУ.
Источники информации
1. Зубков Е.Т. и др. Теплообменный элемент. А.с. SU № 399708. F28D 7/10. Приоритет - 16.09.71. Опубл. в Бюллетене изобретений № 39 03.10.1973 - аналог.
2. Дунцев Ю.А. и др. Теплообменный элемент типа "труба в трубе". А.с. SU № 422935. F28D 7/10. Приоритет - 15.11.71. Опубл. в Бюллетене изобретений № 13 05.04.1974.