[发明专利]一种非圆形截面双管程螺旋式换热器管束结构

说明书

一种非圆形截面双管程螺旋式换热器管束结构，涉及螺旋式换热器领域。本发明是为了解决如何在极其有限的空间内达到最大的换热面积，同时满足管内水动力和热力过程的问题。本发明所述的一种非圆形截面双管程螺旋式换热器管束结构包括管板、外壳、换热器管束、多片隔板和多组拉杆定距管；所述的换热器管束的两端均插入到管板上，构成双管程螺旋式管束结构；所述的换热器管束的横截面为非圆形结构；多片隔板上下并列设置并套装在换热器管束上，相邻的两片隔板之间设置有一组拉杆定距管；所述的外壳套在换热器管束外。本发明主要用于铅铋堆主容器中蒸发器的换热。

技术领域

本发明涉及螺旋式换热器领域，尤其涉及一种非圆形截面双管程螺旋式换热器管束结构。

背景技术

发展新型核能系统是解决核能安全问题的根本出路。核电小型堆电功率300MW以下相较于大型核电站优势很多，包括投资灵活可控，建造时间短，对厂址的适应性好、应用更加广泛的优点被世界各核电大国争相发展。而小型模块化Small Modular Reactor,SMR反应堆的研发是国际核能应用开发的一个新的趋势，成为谋求核能应用市场多元化的一条重要途径。国际原子能机构认为SMR在安全性、经济型、核不扩散能力以及无需现场装料的能力方面与其他能源以及大型反应堆相比，有着非常大的优势。SMR建造灵活简单、用处广泛，可以有效解决电力不足地区的电网输电问题，被视为“核能工业的转折点”。因此第四代铅冷式快中子反应堆铅铋堆得到了世界各国的密切关注。铅铋堆核燃料的能量密度提高100到300倍，可以利用现有的核废料发电。铅铋堆所产生的核废料半衰期显著缩短，系统结构合理大幅改善运转的安全性，能缓解我国核燃料短缺问题。

但是，铅铋堆主容器直径仅1.9米、高度2米，整体尺寸相对于常规核反应堆大幅度缩减，蒸发器的布置区域宽度仅约200mm，结构极其紧凑；且因其高度限制，仅能设置一块管板，换热器管束无法下进上出，只能上进上出；蒸发器热负荷高，单机热负荷设计就有1.5MW，4个蒸发器就有6MW，如果换热面积小，则单位面积热负荷大，过高热负荷会造成蒸发过程传热恶化，因此换热面积越大越好；同时还需要满足管内预热—蒸发—过热水动力和热力过程，最后还得考虑实际生产制造的可行性、经济型和安全性。因此，在极其有限的空间内做到最大的换热面积，同时满足管内水动力和热力过程是铅铋堆蒸发器的技术难点。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：如何在极其有限的空间内达到最大的换热面积，同时满足管内水动力和热力过程的问题；进而提供一种非圆形截面双管程螺旋式换热器管束结构。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：

所述的一种非圆形截面双管程螺旋式换热器管束结构包括管板、外壳、换热器管束、多片隔板和多组拉杆定距管；所述的换热器管束的两端均插入到管板上，构成双管程螺旋式管束结构；所述的换热器管束的横截面为非圆形结构；多片隔板上下并列设置并套装在换热器管束上，相邻的两片隔板之间设置有一组拉杆定距管；所述的外壳套在换热器管束外。

进一步的，所述的换热器管束包括多根中心直管段、多个端部弯曲段、盘管段和多根盘管引出直管段，所述的中心直管段的一端从管板的中间引出并竖直设置，中心直管段的另一端与端部弯曲段的一端固连，所述的端部弯曲段的另一端与盘管段的一端连接，所述的盘管段的另一端与盘管引出直管段的一端连接，所述的盘管引出直管段的另一端垂直插入管板；所述的盘管段与盘管引出直管段将中心直管段包围。

进一步的，所述的多片隔板分为多片内隔板和多片外隔板；所述的多片内隔板上下并列设置并套装在处于盘管段包围区的多根中心直管段上；所述的多片外隔板上下并列设置并套装在多根中心直管段和多根盘管引出直管段上。

进一步的，在中心直管段上靠近中心直管段与端部弯曲段的连接处设置有一片内隔板；在盘管引出直管段与中心直管段上靠近盘管引出直管段与盘管段连接处设置有一片外隔板。

进一步的，所述的中心直管段、端部弯曲段、盘管段和盘管引出直管段一体成形。