一种换热器的换热管及采用该换热管的换热器制造技术

本公开属于反应堆工程领域，特别涉及一种换热器的换热管及采用该换热管的换热器。该换热管采用空间螺旋结构；换热管包括：第一直管段、第一空间螺旋弯管段、中间直管段、第二空间螺旋弯管段、第二直管段；其中第一直管段一端固定连接在上管板上；其中第一直管段、第一空间螺旋弯管段、中间直管段、第二空间螺旋弯管段、第二直管段依次固定连接，且第二直管段固定连接在下管板上。从而提供了一种消除换热器由于热膨胀差引起热应力问题的换热管及采用该换热管的换热器。

【技术实现步骤摘要】
一种换热器的换热管及采用该换热管的换热器
本公开属于反应堆工程领域，特别涉及一种换热器的换热管及采用该换热管的换热器。
技术介绍
中间换热器是连接池式钠冷快堆主热传输系统一回路和二回路的换热设备，布置于堆容器内，为了便于二回路管道布置及设备本身结构紧凑，二回路主冷却系统的钠冷却剂在中间换热器内同轴(中心下降管)引入和导出。这样的结构形式决定了中间换热器的换热管束采用同心圆布置。核电站大型换热器由于换热管束众多，换热区的不同部件之间的温度是不一致的，这种情况往往会导致换热管束与连接筒体之间以及换热管束内外层之间产生较大热膨胀差。由于热胀差的存在，在换热管与管板的连接接头位置及其他相关连接位置将产生不可接受的热应力。对于这个问题，现役最多的压水堆核电站蒸汽发生器的结构设计给出了最典型的解决方案：采用u形换热管。对于大型钠冷快堆中间换热器，换热管束可达几千根，由于热膨胀差导致的热应力问题非常突出。池式钠冷快堆中间换热器，由于堆内的布置要求，中间换热器二次侧进出口接管都要设置在设备上部区域，成熟应用于压水堆蒸汽发生器采用的U形换热管的方案并不适用于快堆中间换热器。由于中间换热器的此种基本结构，其他的一些方案比如采用曲棍球管及采用波纹管的方案也不适用。因此急需研发一种换热管和换热器来解决中间换热器由于热膨胀差引起的热应力问题。
技术实现思路
(一)专利技术的目的为克服现有技术的不足，本公开提供了一种消除换热器由于热膨胀差引起热应力问题的换热管及采用该换热管的换热器。(二)技术方案一种换热器的换热管，所述换热管采用空间螺旋结构；换热管包括：第一直管段、第一空间螺旋弯管段、中间直管段、第二空间螺旋弯管段、第二直管段；其中第一直管段一端固定连接在上管板上；其中所述第一直管段、第一空间螺旋弯管段、中间直管段、第二空间螺旋弯管段、第二直管段依次固定连接，且第二直管段固定连接在下管板上。所述第一空间螺旋弯管段沿着管束所在层的布管半径弯曲。所述第二空间螺旋弯管段与第一空间螺旋弯管段相对于中间直管段的轴向中心横截面对称。所述第一、二空间螺旋弯管段椭圆度≤5％。所述换热管第一、二空间螺旋弯管段壁厚变化量≤±0.11mm。所述第一、二直管段、中间直管段与相应空间螺旋弯管段连接处以换热管中心线为基准的弯曲半径为90～200mm。所述第一、二空间螺旋弯管段的螺距为490～550mm。所述换热管以换热管中心线为基准的换热管中心距为133.5～1057.5mm。所述第一、二空间螺旋弯管段的中心角为10～91°。一种换热器，包括：固定管板、壳体、封头、换热管、折流板，其特征在于，所述换热管采用权利要求1所述结构的换热管；所述换热管组成的换热管束采用同心圆布置，并且该换热管束的换热管之间采用波纹钢带或扁钢带支撑。(三)有益效果本公开提供的换热管，在集成管束时并未改变整体成柱形的结构，因此保持了原有换热器的基本结构和换热管管束的布置方式，避免了因为更换换热管结构重新设计换热器而增加的大量工作。另外在保持换热器基本结构的基础上，将换热管设计成空间螺旋结构，使得换热管具有了在纵向和横向方向上的伸缩余量，从而释放了换热管束在受热后的热应力，大大避免了因为热应力而引起的连接开裂问题。采用本公开所提供的换热管制作而成换热器，在横向和纵向上都有了伸缩余量，从而释放了换热管束受热后的热应力，大大避免了换热管连接处的开裂问题，减少了泄露事故的发生次数，提高了换热器的使用寿命。附图说明图1是本公开一个实施例的换热管单管结构示意图；图2是采用图1所示换热管的换热器结构示意图；图3是图2所示换热器的换热管束扇面结构示意图；其中1第一直管段2第一空间螺旋弯管段3中间直管段4第二空间螺旋弯管段5第二直管段；具体实施方式下面结合附图对本公开的技术方案作进一步阐述。固定管板式换热器采用空间螺旋结构的换热管，换热管包括：第一直管段1、第一空间螺旋弯管段2、中间直管段3、第二空间螺旋弯管段4、第二直管段5；其中第一直管段1一端固定连接在上管板上；其中第一直管段1、第一空间螺旋弯管段2、中间直管段3、第二空间螺旋弯管段4、第二直管段5依次固定连接，且第二直管段5固定连接在下管板上。且第一空间螺旋弯管段2沿着管束所在层的布管半径弯曲；第二空间螺旋弯管段4与第一空间螺旋弯管段相对于中间直管段3的轴向中心横截面对称。采用上述换热管，在集成管束时并未改变整体成柱形的结构，因此保持了原有换热器的基本结构和换热管管束的布置方式，避免了因为更换换热管结构重新设计换热器而增加的大量工作。另外在保持换热器基本结构的基础上，将换热管设计成空间螺旋结构，使得换热管具有了在纵向和横向方向上的伸缩余量，从而释放了换热管束在受热后的热应力，大大避免了因为热应力而引起的连接开裂问题。实施例1换热器工况为一次侧进出口温度516℃、353℃。二次侧进出口温度为310℃、495℃；换热器采用上述结构的换热管，换热管材质为304不锈钢，换热管规格采用φ16×1.4，换热管总长为4300mm，共九层换热管。第一直管段长度为1300mm，第二直管段长度为1900mm，中间直管段长度为100mm，中间直管段与第一、二空间螺旋弯曲管段连接处的弯曲半径为100mm，第一、二直管段与相应空间螺旋弯管段连接处的弯曲半径为100mm，换热管中心距由最内层133.5mm到最外层305.5mm等差排布；九层换热管第一、二空间螺旋弯管段的中心角从内到外分别为：90°、78°、68.5°、61°、55°、50°、46°、42.6°、39.6°；换热管之间采用波纹钢带或扁钢带支撑，并且采用同心圆布置成换热管束。九层换热管第一、二空间螺旋弯管段的螺距均相等为：500mm；九层换热管第一、二空间螺旋弯管段椭圆度≤5％，九层换热管第一、二空间螺旋弯管段壁厚变化量≤±0.11mm。经过与同样工况下采用直管型换热管的换热器，换热管与管板连接处所受拉力减少25％左右。实施例2本实施例采用实施例1相同的装置，其不同之处在于：换热器工况为一次侧进出口温度516℃、353℃。二次侧进出口温度为310℃、495℃；换热器采用上述结构的换热管，换热管材质为304h不锈钢，换热管规格采用φ14×1.2，换热管总长为5760mm，共九层换热管。第一直管段长度为1700mm，第二直管段长度为3000mm，中间直管段长度为80mm，中间直管段与第一、二空间螺旋弯曲管段连接处的弯曲半径为90mm，第一、二直管段与相应空间螺旋弯管段连接处的弯曲半径为90mm，换热管中心距由最内层300mm到最外层500mm等差排布；九层换热管第一、二空间螺旋弯管段的中心角从内到外分别为：91°、80°、70°、60°、50°、40°、30°、20°、10°；换热管之间采用波纹钢带或扁钢带支撑，并且采用同心圆布置成换热管束。九层换热管第一、二空间螺旋弯管段的螺距均相等为：490mm；九层换热管第一、二空间螺旋弯管段椭圆度≤5％，九层换热管第一、二空间螺旋弯管段壁厚变化量≤±0.11mm。经过与同样工况下采用直管型换热管的换热器，换热管与管板连接处所受拉力减少20％左右。实施例3本实施例采用实施例1相同的装置，其不同之处在于：换热器工况为一次侧进出口温度516℃、353℃。二次侧进出口温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热交换器的换热管，其特征在于，所述换热管采用空间螺旋结构；换热管包括：第一直管段(1)、第一空间螺旋弯管段(2)、中间直管段(3)、第二空间螺旋弯管段(4)、第二直管段(5)；其中第一直管段(1)一端固定连接在上管板上；其中所述第一直管段(1)、第一空间螺旋弯管段(2)、中间直管段(3)、第二空间螺旋弯管段(4)、第二直管段(5)依次固定连接，且第二直管段(5)固定连接在下管板上。

【技术特征摘要】
1.一种热交换器的换热管，其特征在于，所述换热管采用空间螺旋结构；换热管包括：第一直管段(1)、第一空间螺旋弯管段(2)、中间直管段(3)、第二空间螺旋弯管段(4)、第二直管段(5)；其中第一直管段(1)一端固定连接在上管板上；其中所述第一直管段(1)、第一空间螺旋弯管段(2)、中间直管段(3)、第二空间螺旋弯管段(4)、第二直管段(5)依次固定连接，且第二直管段(5)固定连接在下管板上。2.根据权利要求1所述的一种热交换器的换热管，其特征在于，所述第一空间螺旋弯管段(2)沿着管束所在层的布管半径弯曲。3.根据权利要求1所述的一种热交换器的换热管，其特征在于，所述第二空间螺旋弯管段(4)与第一空进螺旋弯管段相对于中间直管段(3)的轴向中心横截面对称。4.根据权利要求1所述的一种热交换器的换热管，其特征在于，所述第一、二空间螺旋弯管段(2、4)椭圆度≤5％。5.根据权利要求1所述的一种热交换器的换热管，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋广懂，余华金，杨红义，申凤阳，张振兴，彭康玮，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11