RU2386914C1

RU2386914C1 - Heat exchanger

Info

Publication number: RU2386914C1
Application number: RU2008150141/06A
Authority: RU
Inventors: Иван Федорович Пивин (RU); Иван Федорович Пивин
Original assignee: Иван Федорович Пивин
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-04-20

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: in heat exchanger containing the housing with two coaxially located connection pipes, and at that, the latter together with the housing have transient sections in the form of diffusers, to each of which there attached is connection pipe connected to heat exchange tube bank, streamlined displacer is located axisymmetrically to the housing cavity and attached by means of cantilevers to the housing, and heat exchange tube bank connected by means of T-pieces to connection pipes is arranged in the housing in the form of twisted layers of tubes of streamlined displacer and equally spaced as per coils and layer-by-layer by means of planks attached to cantilevers.

EFFECT: design with proposed arrangement of tube bank will allow producing small-size heat exchanger meeting reliability, processibility, erection requirements at high specific heat stresses of the occupied volume of nuclear power plant.

1 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве малогабаритного теплообменника при выполнении функций охладителя продувки в системе водоподготовки паропроизводящей ядерной энергетической установки (ЯЭУ), работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок.The invention relates to a heat exchange technique and is intended for use as a small-sized heat exchanger when performing the functions of a purge cooler in a water treatment system of a steam generating nuclear power plant (NPP) operating on a liquid metal coolant in the mode of variable loads.

Известен кожухотрубный теплообменник, содержащий пучок теплообменных труб и промежуточные опорные устройства в межтрубном пространстве, выполненные в виде колец с дистанционирующими элементами между трубами, причем каждое опорное устройство дополнительно содержит пару стяжных плит с отверстиями под трубы, а кольцо с дистанционирующими элементами размещено между плитами, при этом дистанционирующие элементы выполнены в виде полос из эластичного материала [1].A shell-and-tube heat exchanger is known, comprising a bundle of heat-exchange tubes and intermediate support devices in the annulus made in the form of rings with spacing elements between the pipes, each supporting device additionally containing a pair of tie plates with holes for the pipes, and a ring with spacing elements is placed between the plates, when this spacing elements are made in the form of strips of elastic material [1].

Недостатком этого технического решения является относительно невысокая интенсивность теплообмена между греющей и нагреваемой жидкостями конструкции теплообменника в целом. Кроме того, отсутствие достаточной вибропрочности трубного пучка может привести к его повреждению при переменных режимах эксплуатации.The disadvantage of this technical solution is the relatively low intensity of heat transfer between the heating and the heated liquids of the heat exchanger structure as a whole. In addition, the lack of sufficient vibration strength of the tube bundle can lead to damage under variable operating conditions.

Известен кожухотрубный теплообменник с пучком винтообразно закрученных труб фасонного профиля, выполненным закрученным относительно его продольной оси с уменьшающимся по радиусу пучка относительным шагом закрутки и прямьм концами труб, имеющих длину, равную диаметру входных и выходных патрубков с образованием в кожухе коллекторов для среды межтрубного пространства и пористость, большую пористости закрученной части пучка [2].A shell-and-tube heat exchanger is known with a bundle of screw-shaped tubes of shaped profile, made twisted relative to its longitudinal axis, with a relative twist of radius decreasing along the bundle radius and with straight pipe ends having a length equal to the diameter of the inlet and outlet nozzles with the formation of collectors for the annulus and porosity in the jacket , greater porosity of the twisted part of the beam [2].

Недостатком этого технического решения является ухудшение процесса теплообмена между греющей и нагреваемой жидкостями при увеличении глубины компоновки трубного пучка из-за увеличения теплогидравлических сопротивлений потоку движущегося теплоносителя и, как следствие, уменьшение ресурса надежной работы конструкции, так как большая величина температурного напора между входом и выходом теплоносителя приводит к очень существенным повреждениям в местах контакта металла труб и их опорных конструкций.The disadvantage of this technical solution is the deterioration of the heat transfer process between heating and heated fluids with an increase in the depth of the tube bundle due to an increase in thermo-hydraulic resistance to the flow of the moving coolant and, as a consequence, a decrease in the resource of reliable operation of the structure, since the large temperature head between the inlet and outlet of the coolant leads to very significant damage at the contact points of the metal pipes and their supporting structures.

Технический результат предлагаемого изобретения - обеспечение максимальной компактности трубного пучка теплообменника и достижение высокой степени эффективности теплообмена за счет компоновки самой поверхности теплосъема во время эксплуатации, увеличение ресурса надежной работы конструкции теплообменника при высоких удельных теплонапряжениях занимаемого им объема.The technical result of the invention is to ensure maximum compactness of the tube bundle of the heat exchanger and to achieve a high degree of heat transfer efficiency due to the layout of the heat removal surface itself during operation, to increase 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 в теплообменнике, содержащем корпус с двумя соосно расположенными патрубками, причем последние с корпусом имеют переходные участки в виде диффузоров, к каждому из которых укреплен штуцер, соединенный с теплообменным трубным пучком, осесимметрично полости корпуса расположен обтекаемый вытеснитель, укрепленный консолями к корпусу, а теплообменный трубный пучок, соединенный посредством тройников со штуцерами, скомпонован в корпусе в виде витых слоев труб обтекаемого вытеснителя и дистанционирован по виткам и послойно с помощью планок, закрепленных к консолям.The specified technical result is achieved by the fact that in the heat exchanger containing the housing with two coaxially arranged nozzles, the latter with the housing having transition sections in the form of diffusers, to each of which a fitting is connected, connected to the heat-exchange tube bundle, an streamlined displacer is mounted axisymmetrically to the cavity of the housing, reinforced consoles to the body, and the heat exchange tube bundle connected by tees to the fittings is arranged in the body in the form of twisted layers of pipes of the streamlined displacer and dis tantalized by turns and in layers with the help of trims fixed to the consoles.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежом, где показан продольный разрез теплообменника.The essence of the invention is illustrated by the drawing, which shows a longitudinal section of a heat exchanger.

Теплообменник содержит корпус 0 с патрубками 1 и 2 соответственно входа и выхода нагреваемой жидкости, причем патрубки 1 и 2 с корпусом имеют переходные участки в виде диффузоров 3 и 4, к каждому из которых укреплен штуцер. Штуцеры 6 и 5 соответственно входа и выхода греющего теплоносителя соединены с тройниками 8 и 7 соответственно. Тройники 7 и 8 совместно с трубами 9 и 10 образуют трубный пучок, дистанционированный планками 11, укрепленными в консолях 12, к которым крепится обтекаемый вытеснитель 13.The heat exchanger contains a housing 0 with nozzles 1 and 2, respectively, of the input and output of the heated fluid, and the nozzles 1 and 2 with the housing have transition sections in the form of diffusers 3 and 4, to each of which a fitting is fixed. The fittings 6 and 5, respectively, of the inlet and outlet of the heating coolant are connected to tees 8 and 7, respectively. Tees 7 and 8 together with pipes 9 and 10 form a tube bundle spaced by strips 11, mounted in consoles 12, to which a streamlined displacer 13 is attached.

Теплообменник работает следующим образом.The heat exchanger operates as follows.

Теплообмен организован по противоточной схеме. Греющий теплоноситель поступает через штуцер 6 и раздается по трубам 9 и 10 за счет тройника 8, затем, соединившись за счет тройника 7, выходит через штуцер 5. Нагреваемая жидкость поступает через патрубок 1 входа, омывает трубный пучок, при этом гидротурбулентность потока за счет обтекаемого вытеснителя организуется так, что достигается оптимальный теплосъем с трубного пучка. Кроме того, за счет внутрикорпусных устройств достигается высокая вибропрочность теплообменника в целом.Heat exchange is organized in a countercurrent fashion. The heating fluid enters through the nozzle 6 and is distributed through the pipes 9 and 10 due to the tee 8, then, connecting at the expense of the tee 7, leaves through the nozzle 5. The heated liquid enters through the inlet pipe 1, washes the tube bundle, while the flow turbulence due to the streamlined flow the displacer is organized so that optimal heat removal from the tube bundle is achieved. In addition, due to the internals, high vibration resistance of the heat exchanger as a whole is achieved.

Выполнение конструкции теплообменника предлагаемого вида позволит использовать в качестве малогабаритного охладителя продувки в системе водоподготовки паропроизводящей корабельной ЯЭУ, работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок, отвечающим требованиям технологичности, монтажа, эксплуатационной надежности при высоких удельных теплонапряжениях занимаемого объема.The design of the heat exchanger of the proposed type will make it possible to use a purge cooler as a small-sized cooler in the water treatment system of a steam generating ship nuclear power plant operating on a liquid metal coolant under variable load conditions that meet the requirements of manufacturability, installation, and operational reliability at high specific heat voltages of the occupied volume.

Источники информацииInformation sources

1. Филимонов М.И. Кожухотрубный теплообменник. SU. A.c. N 1232924. F28F 9/02. Приоритет - 30.12.84. Опубл. БИ N 19. 23.05.1986 - аналог.1. Filimonov M.I. Shell and tube heat exchanger. SU. A.c. N 1232924. F28F 9/02. Priority - 12/30/84. Publ. BI N 19. 05.23.1986 - analogue.

2. Дзюбенко Б.В. и др. Кожухотрубный теплообменник. SU. A.c. N 937954. F28D 7/00. Приоритет - 11.12.80. Опубл. БИ N 23. 23.06.1982 - прототип.2. Dzyubenko B.V. and other Shell and tube heat exchanger. SU. A.c. N 937954. F28D 7/00. Priority - 11.12.80. Publ. BI N 23. 06.23.1982 - prototype.

Claims

A heat exchanger comprising a housing with two coaxially arranged nozzles, the latter with the housing having transitional portions in the form of diffusers, to each of which a nozzle is connected that is connected to a heat-exchange tube bundle, characterized in that a streamlined displacer is mounted axisymmetrically to the housing cavity and is mounted by consoles to the housing, and the heat-exchange tube bundle, connected by means of tees with fittings, is arranged in the body in the form of twisted layers of pipes of the streamlined displacer and is spaced along the turns and in layers using brackets attached to consoles.