CN103594127A - 一种节能核电蒸发器 - Google Patents

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赵桂锋
李宁宁
邓爱玲
颜开红
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Abstract

一种节能核电蒸发器，属于换热器领域。包括壳体，壳体的下端连接有下封头，壳体与下封头之间设置有管板，所述壳体的上端设置有蒸汽限流器，壳体内设置有蒸汽干燥器、汽水分离器、给水环管和管束围板，所述管束围板内均布有多组由U形传热管组成的U形传热管排，所述U形传热管的垂直段上分别均布有多组螺旋形翅片，相邻两组螺旋形翅片之间留有间隙，所述螺旋形翅片上设置有多个小通孔。在U形传热管排外侧焊接有螺旋形翅片，螺旋形翅片上开有小孔，减小了二回路工质的流阻，减少了U形传热管排外表面的膜状沸腾，增大二回路工质的扰动，提高了换热系数，使得核电蒸发器整体热效率提高，具有很好的节能效果。

Description

一种节能核电蒸发器
技术领域
本发明属于换热器领域，特别是涉及一种带螺旋翅片的U形传热管核电蒸发器。
背景技术
目前，压水堆核电站中广泛使用的有立式U形管自然循环、卧式自然循环及立式直流蒸汽发生器三种，按传热管形状分为U形管、直管或螺旋管式，国际上最通用的是立式U形管自然循环蒸汽发生器。立式U形管自然循环蒸汽发生器由下封头管板、U形管束、汽水分离装置及筒体组件等组成。蒸汽发生器外壳是两个直径不同的圆筒，中间由锥形筒体连接，下端为管板以及与管板相连接的下封头，上端为标准椭球形上封头。
立式U形管自然循环蒸汽发生器中的传热管采用光管，因此传热管外存在膜状沸腾，导致对流换热系数降低，蒸汽发生器整体热效率较低。
一般在蒸汽发生器中的U形管直段有若干块支撑隔板，用以固定管束，提高自振频率，防止在运行中由于流动诱发振动导致管束损坏，早期核电蒸汽发生器使用圆形管孔和流水孔结构，导致在缝隙区出现局部缺液传热状态，从而使得U形核级传热管与管束支撑组件之间化学物质浓缩，造成传热管凹陷及支撑板破裂，管束支撑板经改进设计为三叶孔形或四叶孔形。
U形传热管的进出口温度有较大差异，给水沿蒸汽发生器周向的分配是不均匀的，其中80%的给水到热侧，20%到冷测，使得传热管热侧和冷侧的温度不均衡，冷热侧存在对流，加重了传热管的腐蚀。
发明内容
  本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种带有螺旋开孔翅片的U形传热管、两相邻U形传热管排之间设置螺旋扰流子的立式自然循环核电蒸汽发生器，用于核电站一回路与二回路工质的换热，具有热效率高、节能效果显著、减少工质对传热管腐蚀的特点。
实现上述目的的技术方案是：一种节能核电蒸发器，包括壳体，壳体的下端连接有下封头，壳体与下封头之间设置有管板，所述壳体的上端设置有蒸汽限流器，壳体内设置有蒸汽干燥器、汽水分离器、给水环管和管束围板，所述管束围板内均布有多组由U形传热管组成的U形传热管排，U形传热管排的下端固定连接在管板上，U形传热管排的垂直段通过设置在管束围板内的管束支撑板固定支撑， U形传热管排的弯管段设置有防震板条；所述下封头内的中部设置有隔板，下封头的下端设置有冷却剂进口和冷却剂出口；其特征在于：所述U形传热管的垂直段上分别均布有多组螺旋形翅片，相邻两组螺旋形翅片之间留有间隙，所述螺旋形翅片上设置有多个小通孔。
优化地，所述管束支撑板采用栅格形支撑结构。
优化地，所述Ｕ形传热管排与管板之间通过焊接连接，还采用管板全长度胀管工艺。
优化地，所述管束围板内的相邻两组U形传热管排之间从上到下均布有多个扰流子，所述扰流子包括扰流子支撑板、扰流杆、拉杆和分别设置在两侧的端板，所述两侧的端板之间均布有多根水平设置的扰流杆，所述两侧的端板之间均布有多块扰流子支撑板，扰流杆分别穿过两侧的端板之间的扰流子支撑板，所述两侧的端板和扰流子支撑板的中心位置穿置有拉杆，拉杆的两端分别穿出两侧的端板，所述扰流杆、拉杆分别与扰流子支撑板和两侧的端板固定连接；所述拉杆的两端分别与管束围板固定连接。
本发明的有益效果是：
1. 在U形传热管排外侧焊接有螺旋形翅片，螺旋形翅片上开有小孔，减小了二回路工质的流阻，减少了U形传热管排外表面的膜状沸腾，增大二回路工质的扰动，提高了换热系数，使得核电蒸发器整体热效率提高，具有很好的节能效果。
2.蒸汽发生器采用栅格形支撑结构，减小了管束支撑板与U形传热管排的接触面积，提高U形传热管排的抗腐蚀能力，提高了核电蒸发器的安全性能。
3.蒸汽发生器中两相邻U形传热管排之间设置扰流子，增大二回路流体的扰动，均衡U形传热管排热侧和冷侧的温度，提高了核电蒸发器的节能性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中C—C向视图；
图3为U形传热管的结构示意图；
图4为图2中B—B向视图；
图5为管束支撑板的结构示意图；
图6为扰流子的结构示意图；
图7为图5中A—A向视图。
具体实施方式
如图1—7所示，本发明包括壳体1，壳体1的下端连接有下封头2，壳体1与下封头2之间设置有管板3，壳体1的上端设置有蒸汽限流器4，壳体1内设置有蒸汽干燥器5、汽水分离器6、给水环管7和管束围板8，所述管束围板8内均布有多组由U形传热管22组成的U形传热管排9， U形传热管22的垂直段上分别均布有多组螺旋形翅片13，相邻两组螺旋形翅片13之间留有间隙，所述螺旋形翅片13上设置有多个小通孔14，U形传热管排9的下端固定连接在管板3上，U形传热管排9的垂直段通过设置在管束围板8内的栅格形支撑结构的管束支撑板10固定支撑， U形传热管排9的弯管段设置有防震板条11。
下封头2内的中部设置有隔板12，下封头2的下端设置有冷却剂进口15和冷却剂出口16。
Ｕ形传热管排9与管板3之间通过焊接连接，还采用管板全长度胀管工艺。
所述管束围板8内的相邻两组U形传热管排9之间从上到下均布有多个扰流子17，扰流子17包括扰流子支撑板18、扰流杆19、拉杆20和分别设置在两侧的端板21，所述两侧的端板21之间均布有多根水平设置的扰流杆19，所述两侧的端板21之间均布有多块扰流子支撑板18，扰流杆19分别穿过两侧的端板21之间的扰流子支撑板18，两侧的端板21和扰流子支撑板18的中心位置穿置有拉杆20，拉杆20的两端分别穿出两侧的端板21，所述扰流杆19、拉杆20分别与扰流子支撑板18和两侧的端板21固定连接；所述拉杆20的两端分别与管束围板8固定连接。

Claims (4)

1.一种节能核电蒸发器，包括壳体，壳体的下端连接有下封头，壳体与下封头之间设置有管板，所述壳体的上端设置有蒸汽限流器，壳体内设置有蒸汽干燥器、汽水分离器、给水环管和管束围板，所述管束围板内均布有多组由U形传热管组成的U形传热管排，U形传热管排的下端固定连接在管板上，U形传热管排的垂直段通过设置在管束围板内的管束支撑板固定支撑， U形传热管排的弯管段设置有防震板条；所述下封头内的中部设置有隔板，下封头的下端设置有冷却剂进口和冷却剂出口；其特征在于：所述U形传热管的垂直段上分别均布有多组螺旋形翅片，相邻两组螺旋形翅片之间留有间隙，所述螺旋形翅片上设置有多个小通孔。
2.根据权利要求1所述的一种节能核电蒸发器，其特征在于：所述管束支撑板采用栅格形支撑结构。
3.根据权利要求1所述的一种节能核电蒸发器，其特征在于：所述Ｕ形传热管排与管板之间通过焊接连接，还采用管板全长度胀管工艺。
4.根据权利要求1所述的一种节能核电蒸发器，其特征在于：所述管束围板内的相邻两组U形传热管排之间从上到下均布有多个扰流子，所述扰流子包括扰流子支撑板、扰流杆、拉杆和分别设置在两侧的端板，所述两侧的端板之间均布有多根水平设置的扰流杆，所述两侧的端板之间均布有多块扰流子支撑板，扰流杆分别穿过两侧的端板之间的扰流子支撑板，所述两侧的端板和扰流子支撑板的中心位置穿置有拉杆，拉杆的两端分别穿出两侧的端板，所述扰流杆、拉杆分别与扰流子支撑板和两侧的端板固定连接；所述拉杆的两端分别与管束围板固定连接。
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