一种反应堆用热交换器及其折流板制造技术

本发明专利技术公开了一种反应堆用热交换器及其折流板，所述折流板包括折流板本体，所述折流板本体上还设置有用于穿设换热管的圆孔，所述折流板本体为圆形板，在折流板本体的任意一侧上，还设置有位置与相应换热管位置匹配的多个导流孔：各导流孔均作为一根换热管穿过折流板本体的通道；各导流孔均为非圆形孔。所述热交换器中的折流板为如上所述的折流板。采用本方案提供的折流板以及包括所述折流板的热交换器，可有效优化换热管的受力。

A reactor heat exchanger and its baffle plate

【技术实现步骤摘要】
一种反应堆用热交换器及其折流板
本专利技术涉及热交换器结构设计
，特别是涉及一种反应堆用热交换器及其折流板。
技术介绍
在研究试验应堆中，需要使用热交换器带出反应堆堆芯产生的热量，其主要功能包括：利用反应堆冷却剂作为载热剂，将堆芯热量传递至二次冷却水；作为反应堆压力边界的组成部分，防止放射性物质通过二次冷却水泄漏。研究试验堆布置紧凑，需要结构紧凑的热交换器带出反应堆堆芯产生的热量。通常使用的热交换器为管壳式折流板，该类型热交换器为提高流体的流速和湍流程度，强化壳程流体的传热，通常在折流板壳程设有折流板。折流板最常见的形式为单弓形折流板，单弓形折流板是将一个圆板切去一个圆缺部分，缺口部分作为流体流过折流板的流道。进一步优化热交换器的结构设计，以实现提升热交换器的使用寿命或优化换热管的受力，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
针对上述提出的进一步优化热交换器的结构设计，以实现提升热交换器的使用寿命或优化换热管的受力，是本领域技术人员亟待解决的技术问题，本专利技术提供了一种反应堆用热交换器及其折流板。采用本方案提供的折流板以及包括所述折流板的热交换器，可有效优化换热管的受力。针对上述问题，本专利技术提供的一种反应堆用热交换器及其折流板通过以下技术要点来解决问题：一种反应堆用热交换器及其折流板，所述折流板包括折流板本体，所述折流板本体上还设置有用于穿设换热管的圆孔，所述折流板本体为圆形板，在折流板本体的任意一侧上，还设置有位置与相应换热管位置匹配的多个导流孔：各导流孔均作为一根换热管穿过折流板本体的通道；各导流孔均为非圆形孔。现有技术中，由于需要在折流板上预留所述流道，故针对换热管，折板流缺口部分的换热管支撑跨是折流板间距的两倍，在热交换器工作时，此位置的换热管管段为振动薄弱环节，在壳程流速较高时候，换热管流致振动风险较大，若在折流板缺口区域不布置换热管，不利于热交换器结构的紧凑性和空间利用率。针对以上问题，本方案提供了一种具体结构形式的折流板。本方案中，所述圆孔即为折流板本体上普遍采用的用于换热管穿过的管孔。设置为所述折流板本体为圆形板，即以上圆形板的外径用于与热交换器的内径相匹配，以利用折流板完成热交换器内部的空间隔离。设置为还包括为非圆形孔的导流孔，且各导流孔均作为一根换热管穿过折流板本体的通道，针对为圆形管的换热管运用，当换热管由所述导流孔穿过后，由于所述导流孔为非圆形孔，这样，可在导流孔的孔壁与换热管上用于与导流孔配合的配合段管壁之间形成用于流体穿过折流板的通道，这样，利用以上形式的折流板，区别于现有技术中在折流板上直接设置圆缺区域，折流板不仅能够为流体穿过折流板提供流通通道，同时亦可为穿过原有圆缺区域的换热管提供支撑点，通过缩短因为换热管穿过圆缺区域时换热管局部段落支撑跨的间距，达到优化换热管受力，减小换热管发生流致振动风险的目的；采用以上方案，由于换热管的受力受到优化，故可在整个热交换器截面上布置换热管，达到利于热交换器结构紧凑和空间利用率的目的。作为所述折流板进一步的技术方案：为使得折流板能够发挥与现有技术中广泛采用的折流板一致或效果接近的折流作用，实现热交换器壳程内流体与采用现有技术广泛采用的折流板一致或相近的流体流动形式，便于热交换器的整体设计，设置为：所述导流孔分布在一个呈扇形的区域内，所述呈扇形的区域具有为直线的边界，所述直线与折流板本体其中一条弦重合。本方案中，所述呈扇形的区域即由折流板的弧形边界和以上直线边界围成。更为具体的，所述呈扇形的区域内用于换热管穿过折流板本体的孔道均为导流孔。作为一种便于加工、导流孔流体流通能力强且利于优化折流板受力的技术方案，设置为：所述导流孔为梅花孔，且所述梅花孔由三个相同的梅花孔瓣组成；在换热管穿过所述导流孔后，在换热管的周向方向上，换热管上用于与导流孔配合的配合段具有三个接触点，所述接触点分别位于相邻两梅花孔瓣的边界相接位置。为进一步优化折流板在使用时其局部的应力分布，设置为：在导流孔的周向方向上，所述梅花孔瓣的边界包括顺序相接的侧圆弧和外圆弧，相邻的两梅花孔瓣通过支撑圆弧相接，所述支撑圆弧与侧圆弧光滑过渡，所述侧圆弧与外圆弧光滑过渡。本方案还公开了一种反应堆用热交换器，包括壳体及设置在壳体内的折流板，所述折流板为如上任意一项所提供的折流板。如上所述，采用以上折流板，不仅能够降低换热管振动的风险，同时可实现在热交换器管板整个截面上布置换热管，利于提高热交换器的换热能力和结构紧凑性。作为所述反应堆用热交换器进一步的技术方案：为实现折流板的折流效果，设置为：沿着壳体的轴线方向，任意相邻两折流板上导流孔在壳体周向上的位置均不同。更为具体的，为强化折流效果，设置为：沿着壳体的轴线方向，任意相邻两折流板形成折流板组，所述折流板组包括第一折流板和第二折流板，第一折流板上导流孔设置位置位于第二折流板上导流孔设置位置的对侧。为避免如引入热交换器壳程的冷流体直接冲刷换热管，造成换热管受到过大的冲击力而影响其使用寿命、因为如冷流体为河水时，其内颗粒杂质造成换热管因为磨损而发生管漏事故，设置为：还包括用于引入壳程流体的第一进口接管，还包括设置在壳体内侧、相对于壳体间隔设置的衬筒，所述衬筒的轴线与壳体的轴线平行，所述第一进口接管的出口端朝向衬筒的侧壁。通过进水直接冲刷至衬筒上，再通过衬筒与筒体段之间的间隙引流改变流体的流向，使得流体能够以趋近于与衬筒轴线平行的方式最终被引入到换热管的分布区域，达到避免壳程入口的冷却水对传热管造成冲击和产生强烈磨损的目的。优选的，为优化本热交换器结构的稳定性，设置为：所述衬筒两端均通过中间连接件与筒体形成固定连接关系。进一步的，为便于制造，设置为所述壳体由多段筒段焊接而成，所述衬筒设置在其中一段连接有第一进口接管的筒体段上，同时，为利用壳体的变形缓解壳体上的热应力，设置为所述筒体段上设置有为曲线变径段的变径筒段；为优化换热管的换热效率，如第一进口接管靠近热交换器的左管板，设置为衬筒与壳体之间空间的出口位于衬筒的左侧，具体衬筒支撑形式设置为：右端与壳体封闭连接，左端通过多块连接板与壳体连接，且所述连接板均为垂直于热交换器轴线的平板，连接板之间在热交换器的周向方向间隔、等距排布，这样，不仅利于衬筒连接可靠性，同时通过连接板有效增大流体的出口阻力，配合连接板的排布形式，可有效均匀壳程流体在热交换器周向方向引入的均匀性。作为一种包括衬筒，且利于换热管利用率的具体方案，设置为：所述第一进口接管设置在壳体的左侧，还包括位于壳体左侧的左管板，所述衬筒与壳体的出口位于衬筒靠近左管板的一端，壳体内最靠近左管板的折流板位于衬筒内，且壳体内最靠近左管板的折流板上导流孔的位置位于该折流板远离第一进口接管的一侧。本专利技术具有以下有益效果：本方案中，所述圆孔即为折流板本体上普遍采用的用于换热管穿过的管孔。设置为所述折流板本体为圆形板，即以上圆形板的外径用于与热交换器的内径相匹配，以利用折流板完成热交换器内部的空间隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反应堆用热交换器的折流板，所述折流板包括折流板本体，所述折流板本体上还设置有用于穿设换热管(8)的圆孔，其特征在于，所述折流板本体为圆形板，在折流板本体的任意一侧上，还设置有位置与相应换热管(8)位置匹配的多个导流孔(15)：各导流孔(15)均作为一根换热管(8)穿过折流板本体的通道；/n各导流孔(15)均为非圆形孔。/n

【技术特征摘要】
1.一种反应堆用热交换器的折流板，所述折流板包括折流板本体，所述折流板本体上还设置有用于穿设换热管(8)的圆孔，其特征在于，所述折流板本体为圆形板，在折流板本体的任意一侧上，还设置有位置与相应换热管(8)位置匹配的多个导流孔(15)：各导流孔(15)均作为一根换热管(8)穿过折流板本体的通道；
各导流孔(15)均为非圆形孔。


2.根据权利要求1所述的一种反应堆用热交换器的折流板，其特征在于，所述导流孔(15)分布在一个呈扇形的区域内，所述呈扇形的区域具有为直线的边界，所述直线与折流板本体其中一条弦重合。


3.根据权利要求2所述的一种反应堆用热交换器的折流板，其特征在于，所述呈扇形的区域内用于换热管(8)穿过折流板本体的孔道均为导流孔(15)。


4.根据权利要求1所述的一种反应堆用热交换器的折流板，其特征在于，所述导流孔(15)为梅花孔，且所述梅花孔由三个相同的梅花孔瓣(21)组成；
在换热管(8)穿过所述导流孔(15)后，在换热管(8)的周向方向上，换热管(8)上用于与导流孔(15)配合的配合段(20)具有三个接触点，所述接触点分别位于相邻两梅花孔瓣(21)的边界相接位置。


5.根据权利要求4所述的一种反应堆用热交换器的折流板，其特征在于，在导流孔(15)的周向方向上，所述梅花孔瓣(21)的边界包括顺序相接的侧圆弧(18)和外圆弧(19)，相邻的两梅花孔瓣(21)通过支撑圆弧(17)相接，所述支撑圆弧(17)与...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤臣杭，唐辉，李冬慧，陈军亮，吴舸，李磊，余平，黄炳炎，侯晔，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川;51