RU2384808C1

RU2384808C1 - Intensifier

Info

Publication number: RU2384808C1
Application number: RU2008149846/06A
Authority: RU
Inventors: Иван Федорович Пивин (RU); Иван Федорович Пивин
Original assignee: Иван Федорович Пивин
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-03-20

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention refers to heat engineering and can be used as heat exchange intensification device in heat exchange tube bundle of heat exchanger of nuclear power plant. In intensifier containing two rims with coaxial holes for heat exchange tube and connected to each other with cylindrical shell of larger diametre so that transient projection is formed between each rim and cylindrical shell, on cylindrical shell surface, along axis of the holes of each rim there made in helical line are the openings, and the beginning of each opening covers the surface of transient projection.

EFFECT: design of intensifier of the proposed type provides the possibility of serving as the spacer device and vortex generator for increasing heat exchange of liquids flowing as per a certain hydraulic scheme.

1 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве дистанционирующего элемента и интенсификатора теплообмена, устанавливаемого на трубе межтрубного пространства, малогабаритного теплообменника в составе паропроизводящей ядерной энергетической установки (ЯЭУ), работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок.The invention relates to a heat exchange technique and is intended to be used as a spacer element and heat transfer intensifier installed on an annular tube, a small-sized heat exchanger as part of a steam generating nuclear power plant (NPP) operating on a liquid metal coolant in the mode of variable loads.

Известно опорное устройство для трубного пучка теплообменника, закрепленного в трубных досках, содержащее фигурные планки, размещенные между трубами не более чем по две в каждом ряду, причем смежные ряды смещены по длине пучка на толщину планки, а в радиальном направлении - на один ряд труб симметрично относительно плоскости, проходящей через ось пучка, причем все планки соединены между собой посредством соединения серьга-штырь, образуя единую пространственную систему, периферийные планки которой дополнительно соединены с трубными досками с помощью аналогичного соединения, а штыри, соединения серьга-штырь, снабжены резьбой, а само соединение - гайкой [1].A support device is known for a tube bundle of a heat exchanger fixed in tube boards, containing curly strips placed between tubes no more than two in each row, and adjacent rows are shifted along the length of the bundle by the thickness of the bar, and in the radial direction by one row of pipes symmetrically relative to the plane passing through the axis of the beam, and all the strips are interconnected by connecting the earring-pin, forming a single spatial system, the peripheral strips of which are additionally connected to the tube plates using a similar connection, and the pins, the earring-pin connection, are threaded, and the connection itself is equipped with a nut [1].

Недостатком этого технического решения является относительно невысокая интенсивность теплообмена между греющей и нагреваемой жидкостями в конструкции теплообменника в целом, а сама конструкция опорного устройства имеет большие габаритные размеры и не способствует интенсификации теплообмена, в связи с чем нельзя будет скомпоновать надежный и малогабаритный теплообменник для корабельной паропроизводящей ЯЭУ.The disadvantage of this technical solution is the relatively low intensity of heat transfer between the heating and heated fluids in the design of the heat exchanger as a whole, and the design of the support device has large overall dimensions and does not contribute to the intensification of heat transfer, and therefore it will not be possible to combine a reliable and small-sized heat exchanger for a ship steam generating nuclear power plant .

Известна теплообменная труба с кольцевыми канавками на наружной поверхности и соответствующими им выступами на внутренней поверхности, имеющая цилиндрические концевые участки, причем между канавками выполнены дугообразные кольцевые впадины в форме глобоида, наименьший диаметр которого равен наружному диаметру концевых участков трубы [2].Known heat exchange pipe with annular grooves on the outer surface and the corresponding protrusions on the inner surface, having cylindrical end sections, and between the grooves are made of arcuate annular hollows in the form of a globoid, the smallest diameter of which is equal to the outer diameter of the end sections of the pipe [2].

Недостатком этого технического решения является сложная технология изготовления профиля внешней поверхности и, тем более, ответной внутренней поверхности трубы малого диаметра. Кроме того, глобоидные впадины в процессе эксплуатации в условиях даже небольших перепадов температур, а это имеет место во всех теплообменниках, являются концентраторами напряжений, что приводит к возникновению межкристаллитных трещин и последующему разрушению. Труба с таким профилем приводит к ухудшению процесса теплообмена между греющей и нагреваемой жидкостями из-за возникновения за счет глобоидных впадин "тепловой рубашки", которая увеличивает толщину "стенки" трубы при движении теплообменивающихся жидкостей, как правило, но и не только, по противоточной схеме. Все недостатки существенно влияют на уменьшение ресурса надежной работы конструкции теплообменника в целом.The disadvantage of this technical solution is the complex manufacturing technology of the profile of the outer surface and, especially, the reciprocal inner surface of the pipe of small diameter. In addition, globoid depressions during operation in conditions of even small temperature differences, and this takes place in all heat exchangers, are stress concentrators, which leads to the occurrence of intergranular cracks and subsequent fracture. A pipe with such a profile leads to a deterioration in the heat exchange process between heating and heated fluids due to the appearance of a “heat jacket” due to globoid depressions, which increases the thickness of the “wall” of the pipe when heat-exchanging fluids move, as a rule, but not only in a counterflow . All the disadvantages significantly affect the decrease in the resource of reliable operation of the heat exchanger design as a whole.

Технический результат предлагаемого изобретения - обеспечение надежного дистанционирования труб трубного пучка теплообменника и достижение высокой степени эффективности теплообмена за счет конструкции интенсификатора, увеличение ресурса надежной работы конструкции теплообменника при высоких удельных теплонапряжениях занимаемого им объема.The technical result of the invention is the provision of reliable spacing of the tubes of the tube bundle of the heat exchanger and the achievement of a high degree of heat transfer efficiency due to the design of the intensifier, an increase in the resource of reliable operation of the heat exchanger design at high specific heat voltages of the volume occupied by it.

Указанный технический результат достигается тем, что интенсификатор, содержащий два обода с соосными отверстиями под теплообменную трубу, соединенные между собой цилиндрической обечайкой большего диаметра с образованием между каждым ободом и цилиндрической обечайкой переходного выступа, причем на поверхности цилиндрической обечайки, вдоль оси отверстий каждого обода, выполнены по винтовой линии окна, причем начало каждого окна охватывает поверхность переходного выступа.The specified technical result is achieved in that the intensifier containing two rims with coaxial holes for the heat exchanger pipe, interconnected by a cylindrical shell of a larger diameter with the formation of a transition protrusion between each rim and a cylindrical shell, and on the surface of the cylindrical shell, along the axis of the holes of each rim, are made along the helix of the window, and the beginning of each window covers the surface of the transition ledge.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежом, на которомThe essence of the invention is illustrated by the drawing, in which

показан интенсификатор, установленный на трубе.The intensifier mounted on the pipe is shown.

Интенсификатор содержит два обода 0 и 1, обечайку 2 большего диаметра, которая соединена с ободами 0 и 1 с помощью переходных выступов 3 и 4 соответственно, причем на поверхности обечайки 2, вдоль оси отверстий каждого обода 0 и 1, выполнены по винтовой линии окна 5, при этом начало каждого окна 5 охватывает поверхность переходного выступа 3 (4). Для установки интенсификатора на трубе 6 соответствующего диаметра внутренний диаметр каждого обода 0 и 1 изготавливается с зазором к трубе 6.The intensifier contains two rims 0 and 1, a shell 2 of a larger diameter, which is connected to the rims 0 and 1 using transitional protrusions 3 and 4, respectively, and on the surface of the shell 2, along the axis of the holes of each rim 0 and 1, are made along the helix of window 5 while the beginning of each window 5 covers the surface of the transition ledge 3 (4). To install the intensifier on the pipe 6 of the corresponding diameter, the inner diameter of each rim 0 and 1 is made with a gap to the pipe 6.

Интенсификатор работает следующим образом.The intensifier works as follows.

Интенсификатор за счет обода 3 (верхнего) завальцовывается на соответствующей высоте теплообменной трубы 6, другой обод 1 может свободно удлиняться в результате температурных удлинений. В составе компактного малогабаритного теплообменника интенсификатор выполняет функции дистанционирующего элемента и, осуществляя закрутку теплоносителя, способствует интенсификации теплообмена.The intensifier due to the rim 3 (upper) is rolled at the corresponding height of the heat exchange tube 6, the other rim 1 can be freely extended as a result of temperature elongations. As part of a compact small-sized heat exchanger, the intensifier performs the functions of a spacing element and, by twisting the coolant, helps to intensify heat transfer.

Выполнение конструкции интенсификатора предлагаемого вида дает возможность выполнить функцию дистанционирующего устройства и турбулизатора для улучшения интенсивности теплообмена движущихся по определенной гидравлической схеме жидкостей малогабаритного теплообменника с оптимально компактным трубным пучком паропроизводящей корабельной ЯЭУ, работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок, отвечающим требованиям надежности, технологичности, монтажа, при высоких удельных теплонапряжениях занимаемого объема.The implementation of the design of the intensifier of the proposed type makes it possible to perform the function of a spacer device and a turbulizer to improve the heat transfer rate of liquids of a small heat exchanger moving in a certain hydraulic circuit with an optimally compact tube bundle of a steam generating ship nuclear power plant operating on a liquid metal coolant in the mode of variable loads that meets the requirements of reliability, manufacturability, installation at high specific heat voltages volume.

ЛитератураLiterature

1. Филимонов М.И. и др. Опорное устройство для трубного пучка теплообменника. Авт.св. SU №1556253, F28F 9/22. Приоритет - 08.06.88. Опубл. бюллетень изобретений №13. 1990 - аналог.1. Filimonov M.I. and others. A supporting device for a tube bundle of a heat exchanger. Auto St SU No. 1556253, F28F 9/22. Priority - 06/08/88. Publ. Bulletin of inventions No. 13. 1990 - analogue.

2. Дрейцер Г.А. и др. Теплообменная труба. Авт.св. SU №1374029, F28F 1/42. Приоритет - 03.07.86. Опубл. бюллетень изобретений №6.15.02.1988 - прототип.2. Dreitser G.A. et al. Heat exchange pipe. Auto St SU No. 1374029, F28F 1/42. Priority - 07/03/86. Publ. Bulletin of inventions No. 6.15.02.1988 - prototype.

Claims

An intensifier containing two rims with coaxial holes for the heat exchange pipe, interconnected by a cylindrical shell of a larger diameter with the formation of a transitional protrusion between each rim and a cylindrical shell, characterized in that along the axis of the holes of each rim are made along the helix of the window, moreover, the beginning of each window covers the surface of the transition ledge.