CN102831941B - 一种0型铅铋换热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于核能设备换热技术领域，特别涉及一种0型铅铋换热装置，是一种在双侧实现流动传热的装置。在“0”型铅铋合金流动通道的左、右环套管外圆周上焊接冷却剂流动换热通道；其中铅铋合金流体走内管，冷却剂走外部环隙通道。铅铋合金流经该装置与环隙通道中的冷却剂换热，经该装置由液态铅铋合金传热给二回路的冷却剂，由此带走铅铋流体的热量。具有强迫循环和自然循环两种传热流动方式，该装置具有结构简单，制造成本低，换热性能好，铅铋流体压降损失小，对冷却剂的类型无限制等特点。适用于铅铋换热系统。

Description

一种0型铅铋换热装置
技术领域
本发明属于核能设备换热技术领域，特别涉及适用于铅铋换热系统的一种0型铅铋换热装置。
背景技术
加速器驱动系统ADS（accelerate driven system）是一种高效的核废物嬗变技术。其组成是：中能强流质子加速器；外源中子产生靶；次临界反应堆。由于ADS系统冷却剂采用的是铅铋合金流体，因此，有效地导出其带有的热量十分重要。目前，世界上由还没有建成ADS反应堆，国外正进行实验回路研究。无论是欧洲实验加速器驱动系统（XADS）所采用的列管式中间换热器；还是韩国HELIOS采用的列管式换热器；美国MTL采用的套管式换热器和列管式换热器；还有意大利CIRCE管板式换热器；意大利NACIE自然循环实验回路设计的套管型换热器；再有意大利比萨大学采用钢螺旋片加强湍流作用同轴套管换热器；最后加上瑞典皇家理工学院（KTH）TALL单套管式换热；上述换热大部分采用套管式换热器，循环方式主要采取强迫循环，而自然循环也越来越得到重视。
套管式换热器作为一种常用换热设备，其的优点是结构简单，适用于高温高压流体，特别是小容量流体的传热。单管式套管换热器传递热量的能力有限，但“U”型套管换热器又由于有180°回弯，从而造成铅铋流体压降损失过大。本发明所述“0”型套管式换热器，能够解决单管套管式换热器传热容量小、又能解决“U”型套管压降损失过大的问题。
国内目前ADS研究刚刚起步，正在开展铅铋实验回路设计研究。其中换热装置是很重要的一个环节，直接关系到铅铋回路及未来堆系统的实现和运行成功。
发明内容
本发明的目的是提供一种0型铅铋换热装置，其特征在于，所述换热装置是一种在双侧进行流动传热的装置，整个换热器的形状类似于阿拉伯数字“0”；在 “0”型铅铋合金流动通道7的右环套管外圆周上焊接右环冷却剂流动换热通道8，上端设置第一冷却剂入口1，下端设置第一冷却剂出口4；在 “0”型铅铋合金流动通道7的左环套管外圆周上焊接左环冷却剂流动换热通道9，上端设置第二冷却剂入口2，下端设置第二冷却剂出口5；在 “0”型铅铋合金流动通道7的顶端设置铅铋合金流体入口3，底端设置铅铋合金流体出口6。
所述冷却剂入口和出口可以互换。
所述冷却剂为水或有机导热油，
所述有机导热油为甘油或氢化三联苯。
所述铅铋合金流动通道采用不锈钢AISI304或者AISI316材料制成，其他机械部分材料由铝合金、奥氏体钢或陶瓷等材料组成。
所述铅铋合金和冷却剂在“0”型铅铋换热装置中的流动包括强迫循环和自然循环两种传热流动方式。
铅铋合金和冷却剂的强迫循环和自然循环两种传热流动方式为相同或者不相同。
本发明的有益效果是本装置是一种在双侧实现流动传热的装置，包括强迫循环和自然循环两种传热流动方式；其中铅铋合金流体走内管，冷却水走外部环隙通道。铅铋合金流经该装置与环隙通道中的冷却剂换热，经该装置由液态铅铋合金传热给二回路的冷却剂，由此带走铅铋流体的热量；突出优点是该装置具有结构简单，制造成本低，换热性能好，铅铋流体压降损失小，对冷却剂的类型无限制等特点，容易实现推广。
附图说明
图1是一种“0”型铅铋换热装置示意图。
图2是“0”型铅铋换热装置横截面剖面图。
具体实施方式
本发明提供0型铅铋换热装置。下面结合附图予以说明。
图1是“0”型铅铋换热装置示意图。图中所示的换热装置是一种在双侧进行流动传热的装置，整个换热器的形状类似于阿拉伯数字“0”；在 “0”型铅铋合金流动通道7的右环套管外圆周上焊接右环冷却剂流动换热通道8，上端设置第一冷却剂入口1，下端设置第一冷却剂出口4；在 “0”型铅铋合金流动通道7的左环套管外圆周上焊接左环冷却剂流动换热通道9，上端设置第二冷却剂入口2，下端设置第二冷却剂出口5；在 “0”型铅铋合金流动通道7的顶端设置铅铋合金流体入口3，底端设置铅铋合金流体出口6。
图2是“0”型铅铋换热装置横截面剖面图。图中，在 “0”型铅铋合金流动通道7内流动的是铅铋合金流体，在左、右环冷却剂流动换热通道中流动的是冷却剂。铅铋合金流体从铅铋合金流体入口3流入铅铋流体通道7中；冷却剂从第一冷却剂入口1和第二冷却剂入口2流入，在右冷却剂通道8及左冷却剂通道9中流动；两者与铅铋流体通道7进行热量的交换；最后，铅铋合金流体从铅铋合金出口6流出，冷却剂从第一冷却剂出口4和第二冷却剂出口5流出。或者，第一冷却剂出口4和第二冷却剂出口5可以作为冷却剂入口，第一冷却剂入口1和第二冷却剂入口2可以作为冷却剂出口。
所涉及的“0”型铅铋换热装置中，热流体是铅铋合金，冷却剂既可以是水，也可以甘油或者其它有机导热油（氢化三联苯）。
所涉及的“0”型铅铋合金流动通道7的内直径为90mm-150mm，冷却剂流动通道的内直径为120mm-180mm，壁厚均为2mm-6mm、长度为0.5m-3m。所述换热装置的管长可以根据实际换热量做出适当的调整。

Claims (2)

1.一种“0”型铅铋换热装置，其特征在于，所述换热装置是一种在双侧进行流动传热的装置，整个换热器的形状类似于阿拉伯数字“0”；在“0”型铅铋合金流动通道(7)的右环套管外圆周上焊接右环冷却剂流动换热通道(8)，上端设置第一冷却剂入口(1)，下端设置第一冷却剂出口(4)；在“0”型铅铋合金流动通道(7)的左环套管外圆周上焊接左环冷却剂流动换热通道(9)，上端设置第二冷却剂入口(2)，下端设置第二冷却剂出口(5)；在“0”型铅铋合金流动通道(7)的顶端设置铅铋合金流体入口(3)，底端设置铅铋合金流体出口(6)；所述冷却剂入口和出口可以互换；所述铅铋合金和冷却剂在“0”型铅铋换热装置中的传热流动方式均可采用强迫循环或自然循环。
2.根据权利要求1所述一种“0”型铅铋换热装置，其特征在于，铅铋合金流动通道的内直径为90mm-150mm，冷却剂流动通道的内直径为120mm-180mm，壁厚均为2-6mm、长度为0.5m-3m。
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