一种ADS堆折流板管壳式换热器制造技术

本实用新型专利技术公开了属于核能安全与机械设备技术领域的一种ADS堆折流板管壳式换热器。该ADS堆换热器具有一壳体；壳体内设置有传热管和折流板，壳体上设置有热流体进口、热流体出口、冷流体进口和冷流体出口；壳体两端设有固定端管板，壳体上端经固定端管板与固定端头盖相连，形成上腔体，壳体下端经固定端管板与下封头相连，形成下腔体，所述下腔体内设置有隔板，隔板将进出换热器的热流体相隔离。本实用新型专利技术提供的基于超临界水为工质的ADS堆换热器，采用二回路冷却剂为超临界水的管壳式换热器，优化了换热器的设计，使它更加紧凑；操作简单，安全可靠；热效率高，换热效能好。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于核能安全与机械设备
，特别涉及ー种ADS堆折流板管壳式换热器。
技术介绍
驱动堆将20世纪最重要的两大核科学装置加速器和反应堆两者结合起来，构成了新的更安全、更干净、更便宜的核能系统。次临界装置的包壳内充满了液态的铅铋合金。液态铅铋合金既是中子产生靶，又是慢化剂和冷却剤。经堆芯加热过的液态铅铋合金流入换热器时，通过数以万计的传热管，把热量传给ニ回路中冷却剤，然后带动汽轮机发电。当水处于临界点(374°C，22. IMPa)以上的高温高压状态时被称为超临界水。超临界水的物性变化连续，不存在两相共存的现象，具有气态特性，可当做単相流体来处理。不会发生沸腾危机问题，排除了传热状态的不连续性。跟亚临界水沸腾时密度突然变化不同， 超临界水在拟临界点附近的密度变化更小。即使温度在拟临界温度之上，密度还是相对较闻。现有换热器种类繁多，其中管壳式换热器使用最广，在应用的各类换热器中约占70%，尤其在能源、化工、石油等行业至今仍占主导地位。管壳式换热器的最大优点是能承受高温高压，适应性強，处理量大，工作可靠；此外其制造简单，生产成本低，选材范围广，清洗也方便。管壳式换热器的结构型式很多，主要有固定管板式、浮头式、U型管式、滑动管板式等。各种型式的典型管壳式换热器都由封头、管板、折流板和外壳组成。因此，管壳式换热器通常又称为折流板管壳式换热器。在设计折流板管壳式换热器时壳侧的阻力常常成为制约设备选型的ー个主要因素，而且增加了壳侧的泵功。目前驱动堆处于设计与试验阶段，在换热器的ニ回路冷却剂的选择方面，国际上普遍采用的有低压沸腾水、带过热蒸汽的水和有机溶剂三种。
技术实现思路
本技术的目的是针对ADS次临界反应堆，设计ー种安全可靠、热效率高、结构紧凑的换热器。本技术提供ー种ADS堆折流板管壳式换热器，其特征在于该ADS堆换热器具有ー壳体；壳体内设置有传热管和折流板，壳体上设置有热流体进ロ、热流体出口、冷流体进口和冷流体出ロ ；壳体两端设有固定端管板，壳体上端经固定端管板与固定端头盖相连，形成上腔体，壳体下端经固定端管板与下封头相连，形成下腔体，所述下腔体内设置有隔板，隔板将进出换热器的热流体(液态铅铋合金)相隔离。所述壳体内设置折流板的作用1、作为传热管的支撑结构，避免流体诱导振动；2、提高壳侧流体的流速，并使流体横掠管束，从而强化壳侧的传热。所述流体进出口设置有仪表接ロ。可以安装压カ表、液位计等。本技术还进ー步给出了传热管的排布方式，所述传热管排布方式是管心矩为正三角形，管心矩大于等于换热管外径的I. 25倍。这样排列有利于壳程流体达到湍流，且排管数也多。本技术还进ー步给出了传热管的类型，所述传热管为U形传热管。由于U形管可以自由伸縮，因此可以避免因管子受热膨胀引起的热应力。所述壳体上设置有电导率测试仪。根据电导率的大小可以自动控制换热器的排污过程。所述壳体上还可以设置膨胀节。由于热膨胀的 不同，会使壳体和管子的长度产生差异，引发不均匀膨胀，可以使用各种膨胀节9来消除膨胀引起的过剩的应力。所述ー回路冷却剂(热流体)为Pb含量44. 5%，Bi含量55. 5%的液态铅铋合金。本技术对ニ回路冷却剂(冷流体)进行了改进，ニ回路冷却剂采用超临界水。在传递同样大小热量的前提下，采用超临界水作冷却剂能够缩小传热管的传热面积，进而使换热器设计得更加紧凑。同吋，它不会发生沸腾危机问题，使得换热器更加安全。本技术提供的ADS堆折流板管壳式换热器，采用超临界水作为ニ回路冷却剤，是ー种值得探索的新途径。一回路冷却剂为液态铅铋合金，在管程中流动；ニ回路冷却剂为超临界水，在壳侧流动，其流动方式为，从堆芯出来的液态铅铋合金从热流体进ロ流进由固定端管板、下封头和隔板围成的下腔体ー侧。隔板将下腔体分为两侧，同时也使进出换热器的热流体液态铅铋合金隔离，下腔体的液态铅铋合金进入传热管，流经传热管后汇集到下腔体另ー侧，再经热流体出口流出，经加热加压的超临界水经冷流体进ロ流入壳程，沿折流板在壳体与传热管之间流动，最后从冷流体出ロ流出。所述ー回路液态铅铋合金进入换热器时温度大约为480°C，流出换热器时温度大约为400°C左右；ニ回路超临界水进入换热器时温度大约为380°C，流出换热器时温度大约为430°C。换热器一回路エ质压力为常压；ニ回路エ质压カ为23MPa 25MPa。所述换热器采用垂直立式布置。本技术的有益效果为优化了换热器的设计，更加紧凑；操作简单，安全可靠；热效率尚，换热效能好。本技术提供的折流板管壳式换热器能明显减少壳侧的泵功。超临界水拟临界温度(例如在25MPa下其值大约为385°C )及其以上时，超临界水的比焓很大。就它的密度和高比焓而言，它具有相对低的粘度。所以作为ー种冷却剤，它具备优良的性能。因此，采用超临界水作为驱动堆换热器的ニ回路冷却剤，具有很大的优势不需要汽水分离，ニ回路出口的超临界水可以直接驱动透平发电；一回路液态铅铋合金的热量能够被有效地带出；换热所需ニ回路冷却剂流量大大降低，从而使得换热器更加紧凑，压カ容器，安全壳，厂房都更小。本技术提供的基于超临界水为エ质的ADS堆换热器，采用ニ回路冷却剂为超临界水的管壳式换热器，优化了换热器的设计，使它更加紧凑；操作简单，安全可靠；热效率高，换热效能好。附图说明图I为本技术ADS次临界反应堆换热器示意图；图2为ADS次临界反应堆ニ回路系统图；图中标号图I中，I是热流体进ロ ；2是下封头；3是隔板；4是热流体出口 ；5是冷流体出口 ；6是壳体；7是固定端头盖；8是冷流体进ロ ；9是膨胀节；10是壳体法兰；11是腔体法兰；12是仪表接ロ ；13是传热管；14是折流板；15是头盖法兰；16是电导率测试仪；17是固定端管板；18是下腔体；19是上腔体。图2中，20是换热器；21是汽轮机；22是冷凝器；23是冷凝泵；24是低压加热器； 25是除氧器；26是给水泵；27是高压加热器。具体实施方式下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本技术，但不以任何方式限制本技术。參看图1，本实施例提供ー种ADS堆折流板管壳式换热器，该ADS堆换热器具有一壳体6 ;壳体6内设置有传热管13和折流板14，壳体6上设置有热流体进ロ I、热流体出ロ4、冷流体进ロ 8和冷流体出ロ 5 ;壳体两端设有固定端管板17,壳体6上端经固定端管板17与固定端头盖7相连，形成上腔体19，壳体6下端经固定端管板17与下封头2相连，形成下腔体18，所述下腔体18内设置有隔板3，隔板3将进出换热器的热流体(液态铅铋合金)相隔离。本技术采用ニ回路冷却剂为超临界水的折流板管壳式换热器，一回路冷却剂为液态铅铋合金，在管程中流动；ニ回路冷却剂为超临界水，在壳侧流动。其流动方式为，从堆芯出来的液态铅铋合金从热流体进ロ I流进由固定端管板17、下封头2和隔板3围成的下腔体18 —侧。隔板3将下腔体分为两侧，同时也使进出换热器的热流体液态铅铋合金隔离。下腔体18的液态铅铋合金垂直向上进入传热管13，然后流过换热管13的弯头，并垂直向下流经另ー侧传热管13，之后汇集到下腔体18另ー侧，再经热流体出口 4流出。经加热加压的超临界水经冷流体进ロ 8流入壳程，沿折流板14在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种ADS堆折流板管壳式换热器,其特征在于该ADS堆换热器具有ー壳体(6);壳体(6)内设置有传热管(13)和折流板(14)，壳体(6)上设置有热流体进ロ(I)、热流体出ロ(4)、冷流体进ロ(8)和冷流体出口(5);壳体两端设有固定端管板(17)，壳体(6)上端经固定端管板与固定端头盖(7)相连，形成上腔体(19)，壳体(6)下端经固定端管板与下封头(2)相连，形成下腔体(18)，所述下腔体(18)内设置有隔板(3)，隔板(3)将进出换热器的热流体相隔离。2.根据权利要求I所述的换热器，其特征在干所述流体进出口设置有仪表接ロ(12)。3.根据权利要求I所述的换热器，其特征在于所述传热管(13)排布方式是管心矩为正三角形，管心矩大于等于换热管外径的I. 25倍。4.根据权利要求I所述的换热器，其特征在于所述传热管(13)为U形传热管...

【专利技术属性】
技术研发人员：周涛，罗峰，陈娟，程万旭，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：实用新型
国别省市：