CN111288825A - 一种核能带压力反馈的防核泄漏换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核能带压力反馈的防核泄漏换热器，所述换热器本体包括固定夹板、至少一个导热板、可移动夹板；所述导热板夹在固定夹板与可移动夹板之间，所述导热板设有空腔结构；导热板上设有至少一个进水管和一个出水管，所述导热板和可移动夹板之间形成交换腔体；所述上汇集管上设有压力报警器；所述压力报警器安装在上汇集管的进口位置；所述导热板由金属板和金属盖板两部分构成，两者通过焊接方式结合在一起；所述金属板设有空腔。所述带压力反馈的防核泄漏换热器设置有压力报警器，所述压力报警器时刻监测铅基低温合金材料的压力变化，出现核泄漏危险时，压力报警器会启动报警动作，提示核泄漏风险，及时处理抢修。

Description

一种核能带压力反馈的防核泄漏换热器

技术领域

本发明属于核反应堆安全及换热技术领域，涉及一种核能带压力反馈的防核泄漏换热器。

背景技术

核反应堆，又称为原子能反应堆或反应堆，是能维持可控自持链式核裂变反应，以实现核能利用的装置。核反应堆通过合理布置核燃料，使得在无需补加中子源的条件下能在其中发生自持链式核裂变过程。严格来说，反应堆覆盖裂变堆、聚变堆、裂变聚变混合堆。核能主要用于发电，但它在其它方面也有广泛的应用。例如核能供热、核动力等。

核能作为一种安全、清洁的能源，是当前较成熟的替代一次能源的方法之一，利用核能为区域供热已进行了大量的研究，与传统热源相比可以减少污染排放，且供热安全性有保障，将有效改善我国能源结构，缓解日趋严重的能源供应紧张的局面，对于保护环境、保护人民身体健康以及缓解燃煤运输压力等具有积极意义。核能供热设施包括核能热源部分和热网两部分，核能热源和热网之间通过换热器进行热量交换传输。但是换热器长时间使用后，由于腐蚀、磨损、热应力等因素容易造成换热器泄漏，给人们的人身安全带来不可挽回的危害，同时对环境的破坏和影响巨大。因此，为了保证核安全使用，常规的做法是在核能热源回路和热网回路之间增加一个中间二回路。利用中间二回路的过渡作用，阻止核放射性通过热网进入城市供暖管网。但是由于中间二回路的存在，核能供暖系统的占地面积较大，换热效率降低。因此，有必要设计一种新型的换热器形式，提高核能应用安全性和热能换热效率，弥补现存技术的不足。

为了解决上述问题，特此提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核能带压力反馈的防核泄漏换热器,利用带有充满铅基低温合金材料的空腔结构的导热板进行核能热源与热网之间的热量交换，当导热板经久使用发生泄漏以后，通过铅基低熔点液态合金的压力监控和传递，实现核泄漏报警,目的在于：一、避免或者减少核能反应堆进行换热工作时出现的核泄漏进入供暖管网中；二、提高核能热量的换热效率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现的：

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种核能带压力反馈的防核泄漏换热器，包括换热器本体，所述换热器本体包括固定夹板、至少一个导热板、可移动夹板；所述导热板夹在固定夹板与可移动夹板之间，所述导热板设有空腔结构；导热板上设有至少一个进水管和一个出水管，所述导热板和可移动夹板之间形成交换腔体。

在一个实施例中，还设有上汇集管、下汇集管，空腔结构分别于上汇集管、下汇集管相连通。

进一步的，所述导热板上部和下部分别设有上进孔和下出孔，所述上进孔和下出孔分别与空腔结构相连通；上汇集管与上进孔相连通；下汇集管与下出孔相连通。

优选的，所述上汇集管设有进口，所述上汇集管上设有压力报警器；所述压力报警器安装在上汇集管的进口位置。

进一步的，所述固定夹板的外侧安装有进出口接头，所述进出口接头与进水管和出水管相连通。

进一步的，多于一个导热板拼接在一起时，进水管或出水管之间拼成水流通的流通腔体，相邻的进水管之间或出水管之间设有垫圈。

进一步的，还设有上导杆和下导杆，所述固定夹板和可移动夹板的上端与下端留有通孔，用于安装上导杆和下导杆；所述导热板的上端和下端分别设置有凹槽，用于卡位上导杆、下导杆；还设有紧固螺栓，所述固定夹板和可移动夹板的外侧分别设置有安装紧固螺栓的卡槽。

在一个实施例中，所述导热板由金属板和金属盖板两部分构成，两者通过焊接方式结合在一起；所述金属板设有空腔。

进一步的，所述金属板背对空腔的一面被加工成波纹形状；所述金属盖板一面被加工成波纹形状，金属板边缘设有小型槽道。

优选的，空腔设置有阵列式支撑柱。

有益效果

与现有板式换热器相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明中的带压力反馈的防核泄漏换热器具有导热板，导热板设置有填充铅基低温合金材料的空腔结构，铅基低温合金材料一直处于液体状态；导热板上设有至少一个进水管和一个出水管，所述进水管中的水和出水管中的水在腔体中实现铅基低温合金材料中的热量交换。

2.上汇集管、下汇集管通过导热板上的上进孔和下出孔连接，压力报警器设置在上汇集管的进口处，时刻监测铅基低温合金材料的压力变化。当由于各种原因造成导热板破损而引起导热板两侧的核反应系统出现核泄漏危险时，第一：铅基低温合金材料的压力会发生显著变化，并传递于压力报警器，压力报警器收到压力异常信号时，会启动报警动作，提示核泄漏风险，目的在于第一时间发现核泄漏危险，并及时处理抢修。第二：铅基低温合金材料对核反应有吸收中子的作用，可以避免或者减少核泄漏风险。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明核能带压力反馈的防核泄漏换热器整体结构示意图；

图2为本发明核能带压力反馈的防核泄漏换热器爆炸图；

图3为本发明防核泄漏换热器的导热板结构示意图；

图4为本发明防核泄漏换热器的金属盖板结构示意图；

图5为本发明防核泄漏换热器的金属板结构示意图；

图6为本发明防核泄漏换热器的金属板立体结构示意图。

以下是本核能带压力反馈的防核泄漏换热器中附图的标注，通过附图说明和对应的标注，可以清楚地理解本产品。

1-进出口接头；2-固定夹板；卡槽22；3-导热板；31-上进孔；32-金属盖板；33-金属板；34-下出孔；36-空腔；37-阵列式支撑柱；39-进水管39；4-上导杆；40-出水管；5-可移动夹板；6-紧固螺栓及螺母；7-下导杆；8-压力报警器；9-上汇集管；10-下汇集管。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1

参照图1-2，一种核能带压力反馈的防核泄漏换热器，包括换热器本体，所述换热器本体包括固定夹板2、至少一个导热板3、可移动夹板5；所述导热板3夹在固定夹板2与可移动夹板5之间，所述导热板3设有空腔结构，所述空腔结构用于填充铅基低温合金材料；导热板3上设有至少一个进水管39和一个出水管40，所述导热板3和可移动夹板5之间形成交换腔体；所述进水管39中的水和出水管40中的水在腔体中实现连通。

优选的，所述防核泄漏换热器还设有上汇集管9、下汇集管10，空腔结构分别于上汇集管9、下汇集管10相连通。

具体的，所述导热板3上部和下部分别设有上进孔31和下出孔34，所述上进孔31和下出孔34分别与空腔结构相连通。

所述上汇集管9与上进孔31相连通；下汇集管10与下出孔34相连通；用于填充铅基低温合金材料。

优选的，所述铅基低温合金材料在空腔结构中不流通。

所述上汇集管9设有进口；下汇集管10设有出口。

所述上汇集管9上设有压力报警器8；所述压力报警器8安装在上汇集管9的进口位置，用于当导热板3不慎破损造成核泄漏危险时，监测铅基低温合金材料的压力变化。

当由于各种原因造成导热板破损而引起导热板两侧的核反应系统出现核泄漏危险时，第一：铅基低温合金材料的压力会发生显著变化，并传递于压力报警器，压力报警器收到压力异常信号时，会启动报警动作，提示核泄漏风险，目的在于第一时间发现核泄漏危险，并及时处理抢修。第二：铅基低温合金材料对核反应有吸收中子的作用，可以避免或者减少核泄漏风险。

所述压力报警器8为采购的现成的产品。

优选的，从进水管39中的通入冷水，从出水管40抽出热水。

所述固定夹板2的外侧安装有进出口接头1，所述进出口接头1与进水管39和出水管40相连通，所述进出口接头1的设置能够方便与进出水供给设备相连接。

多于一个导热板3拼接在一起时，进水管39或出水管40之间拼成水流通的流通腔体，相邻的进水管39之间或出水管40之间设有垫圈，能够确保流通腔体不漏水。

所述固定夹板2和可移动夹板5的上端与下端留有通孔21，用于安装上导杆4和下导杆7；所述上导杆4与下导杆7的一端固定在固定夹板2顶端与底端的通孔内，另一端从可移动夹板5的通孔21处延伸出来。所述上导杆4与下导杆7用于稳固固定夹板2、可移动夹板5以及导热板3以及、引导定夹板2、可移动夹板5以及导热板3在同一直线上。

所述导热板3的上端和下端分别设置有凹槽35，用于卡位上导杆4、下导杆7，确保所有的导热板3在同一直线上同时起到能够紧固导热板3的作用。

进一步的，还设有紧固螺栓6，所述固定夹板2和可移动夹板5的外侧分别设置有安装紧固螺栓6的卡槽22。

所述紧固螺栓6一端固定在固定夹板2外侧卡槽22上，紧固螺栓6另一端与可移动夹板5内的卡槽22连接。

实施例2

参照图3-6，所述导热板3由金属板33和金属盖板32两部分构成，两者通过焊接方式结合在一起。

所述金属板33设有空腔36，所述空腔36是导热板3的空腔结构的一部分。

所述金属板33上下端面分别留有进出孔，所述进出孔为上进孔31和下出孔34一部分。

所述金属板33背对空腔36的一面被加工成各种波纹形状，以增加它的强度和导热面积，金属板33边缘设有小型槽道，用于放置垫片加以密封。

所述空腔36内填充铅基低温合金材料，并设置有阵列式支撑柱37。

所述阵列式支撑柱37结构包括圆柱形或者四边形。

所述铅基低温合金材料是由铅、铟、锡等多种金属材料配置而成的低温合金材料，在低温环境下呈液体状态，具有吸收核反应中子的作用。

所述金属盖板32一面被加工成各种波纹形状，以增加它的强度和导热面积，其外缘加工有小型槽道，用于放置垫片加以密封。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种核能带压力反馈的防核泄漏换热器，其特征在于：包括换热器本体，所述换热器本体包括固定夹板(2)、至少一个导热板(3)、可移动夹板(5)；所述导热板(3)夹在固定夹板(2)与可移动夹板(5)之间，所述导热板(3)设有空腔结构；导热板(3)上设有至少一个进水管(39)和一个出水管(40)，所述导热板(3)和可移动夹板(5)之间形成交换腔体。

2.根据权利要求1所述防核泄漏换热器，其特征在于：还设有上汇集管(9)、下汇集管(10)，空腔结构分别于上汇集管(9)、下汇集管(10)相连通。

3.根据权利要求2所述防核泄漏换热器，其特征在于：所述导热板(3)上部和下部分别设有上进孔(31)和下出孔(34)，所述上进孔(31)和下出孔(34)分别与空腔结构相连通；上汇集管(9)与上进孔(31)相连通；下汇集管(10)与下出孔(34)相连通。

4.根据权利要求2所述防核泄漏换热器，其特征在于：所述上汇集管(9)设有进口，所述上汇集管(9)上设有压力报警器(8)；所述压力报警器(8)安装在上汇集管(9)的进口位置。

5.根据权利要求1所述防核泄漏换热器，其特征在于：所述固定夹板(2)的外侧安装有进出口接头(1)，所述进出口接头(1)与进水管(39)和出水管(40)相连通。

6.根据权利要求1所述防核泄漏换热器，其特征在于：多于一个导热板3拼接在一起时，进水管(39)或出水管(40)之间拼成水流通的流通腔体，相邻的进水管(39)之间或出水管(40)之间设有垫圈。

7.根据权利要求1所述防核泄漏换热器，其特征在于：还设有上导杆(4)和下导杆(7)，所述固定夹板(2)和可移动夹板(5)的上端与下端留有通孔(21)，用于安装上导杆(4)和下导杆(7)；所述导热板(3)的上端和下端分别设置有凹槽(35)，用于卡位上导杆(4)、下导杆(7)；还设有紧固螺栓(6)，所述固定夹板(2)和可移动夹板(5)的外侧分别设置有安装紧固螺栓(6)的卡槽(22)。

8.根据权利要求1所述防核泄漏换热器，其特征在于：所述导热板(3由金属板(33)和金属盖板(32)两部分构成，两者通过焊接方式结合在一起；所述金属板(33)设有空腔(36)。

9.根据权利要求8所述防核泄漏换热器，其特征在于：所述金属板(33背对空腔(36)的一面被加工成波纹形状；所述金属盖板(32)一面被加工成波纹形状，金属板(33)边缘设有小型槽道。

10.根据权利要求8所述防核泄漏换热器，其特征在于：空腔(36)设置有阵列式支撑柱(37)。

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