ТЕПЛООБМЕННИК
HEAT EXCHANGER

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве малогабаритного теплообменника при выполнении функций охладителя продувки в системе водоподготовки паропроизводящей ядерной энергетической установки (ЯЭУ), работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок.
Известен кожухотрубный теплообменник, содержащий пучок теплообменных труб и промежуточные опорные устройства в межтрубном пространстве, выполненные в виде колец с дистанционирующими элементами между трубами, причем каждое опорное устройство дополнительно содержит пару стяжных плит с отверстиями под трубы, а кольцо с дистанционирующими элементами размещено между плитами, при этом дистанционирующие элементы выполнены в виде полос из эластичного материала [1].
Недостатком этого технического решения является относительно невысокая интенсивность теплообмена между греющей и нагреваемой жидкостями конструкции теплообменника в целом. Кроме того, отсутствие достаточной вибропрочности трубного пучка может привести к его повреждению при переменных режимах эксплуатации.
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 прямьм 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 [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, содержащем корпус с двумя соосно расположенными патрубками, причем последние с корпусом имеют переходные участки в виде диффузоров, к каждому из которых укреплен штуцер, соединенный с теплообменным трубным пучком, осесимметрично полости корпуса расположен обтекаемый вытеснитель, укрепленный консолями к корпусу, а теплообменный трубный пучок, соединенный посредством тройников со штуцерами, скомпонован в корпусе в виде витых слоев труб обтекаемого вытеснителя и дистанционирован по виткам и послойно с помощью планок, закрепленных к консолям.
Изложенная сущность изобретения поясняется чертежом, где показан продольный разрез теплообменника.
Теплообменник содержит корпус 0 с патрубками 1 и 2 соответственно входа и выхода нагреваемой жидкости, причем патрубки 1 и 2 с корпусом имеют переходные участки в виде диффузоров 3 и 4, к каждому из которых укреплен штуцер. Штуцеры 6 и 5 соответственно входа и выхода греющего теплоносителя соединены с тройниками 8 и 7 соответственно. Тройники 7 и 8 совместно с трубами 9 и 10 образуют трубный пучок, дистанционированный планками 11, укрепленными в консолях 12, к которым крепится обтекаемый вытеснитель 13.
Теплообменник работает следующим образом.
Теплообмен организован по противоточной схеме. Греющий теплоноситель поступает через штуцер 6 и раздается по трубам 9 и 10 за счет тройника 8, затем, соединившись за счет тройника 7, выходит через штуцер 5. Нагреваемая жидкость поступает через патрубок 1 входа, омывает трубный пучок, при этом гидротурбулентность потока за счет обтекаемого вытеснителя организуется так, что достигается оптимальный теплосъем с трубного пучка. Кроме того, за счет внутрикорпусных устройств достигается высокая вибропрочность теплообменника в целом.
Выполнение конструкции теплообменника предлагаемого вида позволит использовать в качестве малогабаритного охладителя продувки в системе водоподготовки паропроизводящей корабельной ЯЭУ, работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок, отвечающим требованиям технологичности, монтажа, эксплуатационной надежности при высоких удельных теплонапряжениях занимаемого объема.
Источники информации
1. Филимонов М.И. Кожухотрубный теплообменник. SU. A.c. N 1232924. F28F 9/02. Приоритет - 30.12.84. Опубл. БИ N 19. 23.05.1986 - аналог.
2. Дзюбенко Б.В. и др. Кожухотрубный теплообменник. SU. A.c. N 937954. F28D 7/00. Приоритет - 11.12.80. Опубл. БИ N 23. 23.06.1982 - прототип.