一种再生式非再生式集成换热器的制作方法

本实用新型涉及核电站换热器领域，特别是涉及一种再生式非再生式集成换热器。

背景技术：

化学和容积控制系统是核电站最重要的辅助系统之一，具有容积控制、化学控制和反应性控制等功能，其化学控制功能主要用于清除冷却剂中的离子腐蚀产物、悬浮杂质和一些离子裂变产物，维持一回路冷却剂的化学及放射性指标在规定范围以内。由于交换树脂不能承受较高温度，一回路中的高温高压回水需要依次通过再生式换热器和非再生式换热器(下泄换热器)降温，再生式、非再生式换热器是核动力系统一回路的重要设备。当前核动力装置一回路中的再生式、非再生式换热器通常采用管壳式换热器型式，并且为两个空间位置独立的换热器，采取上下游布置。由于再生式、非再生式换热器通常换热量大，其换热器体积或者长度较大，占据大量一回路空间，管壳式换热器在高温高压环境下的安全性也存在一定问题，另外再生式、非再生式换热器通常换热管长度较长，流致振动以及噪声较为明显。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是为了解决现有技术中再生式、非再生式换热器体积或者长度较大而占据大量一回路空间的技术问题，提供一种再生式非再生式集成换热器。

(二)技术方案

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供一种再生式非再生式集成换热器，包括：集成换热器芯体，所述集成换热器芯体设有下泄流入口、下泄流出口、上冲流入口、上冲流出口、冷却水入口和冷却水出口；所述集成换热器芯体内设有下泄流换热芯、上冲流换热芯和冷却水换热芯；所述下泄流换热芯包括：下泄流工质通道，其两端分别与所述下泄流入口、下泄流出口连通；所述上冲流换热芯包括：上冲流工质通道，其两端分别与所述上冲流入口、上冲流出口连通；所述冷却水换热芯包括：冷却水通道，其两端分别与所述冷却水入口、冷却水出口连通；所述下泄流工质通道包括：第一冷却段和第二冷却段；所述上冲流工质通道沿所述第一冷却段设置，所述冷却水通道沿所述第二冷却段设置。

进一步地，所述下泄流工质通道、上冲流工质通道和冷却水通道分别由多个微细通道构成。

进一步地，相邻两个所述微细通道之间的间距为0.5-1mm。

进一步地，所述上冲流工质通道和冷却水通道的流通方向分别与所述下泄流工质通道的流通方向相反。

进一步地，所述下泄流换热芯还包括：分别与所述下泄流工质通道的两端连通的第一下泄流腔体和第二下泄流腔体；所述第一下泄流腔体设有与所述下泄流入口连通的下泄流换热芯入口，所述第二下泄流腔体设有与所述下泄流出口连通的下泄流换热芯出口；

所述上冲流换热芯还包括：分别与所述上冲流工质通道的两端连通的第一上冲流腔体和第二上冲流腔体；所述第一上冲流腔体设有与所述上冲流入口连通的上冲流换热芯入口，所述第二上冲流腔体设有与所述上冲流出口连通的上冲流换热芯出口；

所述冷却水换热芯还包括：分别与所述冷却水通道的两端连通的第一冷却腔体和第二冷却腔体；所述第一冷却腔体设有与所述冷却入口连通的冷却水换热芯入口，所述第二冷却腔体设有与所述冷却出口连通的冷却水换热芯出口。

进一步地，所述下泄流换热芯入口和下泄流换热芯出口沿对角线设置；所述上冲流换热芯入口和上冲流换热芯出口沿对角线设置；所述冷却水换热芯入口和冷却水换热芯出口沿对角线设置。

进一步地，所述下泄流换热芯、上冲流换热芯和冷却水换热芯分别为金属板片。

进一步地，所述下泄流入口通过第一下泄流封头与下泄流入口管路连通，所述下泄流出口通过第二下泄流封头与下泄流出口管路连通；所述上冲流入口通过第一上冲流封头与上冲流入口管路连通，所述上冲流出口通过第二上冲流封头与上冲流出口管路连通；

所述冷却水入口通过第一冷却水封头与冷却水入口管路连通，所述冷却水出口通过第二冷却水封头与冷却水出口管路连通。

进一步地，所述所述横向开孔的下开孔面位于所述窗体外的一侧设有倒l型窗台板，所述倒l型窗台板倾斜设置在所述保温隔热层的上方，并通过预压膨胀密封带与所述保温隔热层的外端部密封连接。

进一步地，所述外叶墙为砖砌体、加气混凝土砌块或alc板制成的墙体；所述内叶墙为烧结页岩砖制成的墙体。

(三)有益效果

本实用新型提供的一种再生式非再生式集成换热器，通过将再生式、非再生式换热器采用管壳式换热器型式独立设计于一体，形成一个集成式换热器，能显著减小换热器尺寸和重量，同时提高换热器安全可靠性，从根源上消除由于高温高压流体流经换热管束产生的振动和噪声。

附图说明

图1为本实用新型再生式非再生式集成换热器一实施例的正视结构示意图；

图2为本实用新型再生式非再生式集成换热器一实施例的后视结构示意图；

图3为本实用新型再生式非再生式集成换热器中下泄流工质通道一实施例的结构示意图。

其中：

100：集成换热器芯体；101a：下泄流入口管路；101b：下泄流出口管路；102a：上冲流入口管路；102b:上冲流出口管路；103a：冷却水入口管路；103b：冷却水出口管路；104a：第一下泄流封头；104b：第二下泄流封头；105a：第一上冲流封头；105b：第二上冲流封头；106a：第一冷却水封头；106b：第二冷却水封头；200：下泄流换热芯；200a：下泄流换热芯入口；200b：下泄流换热芯出口；201：下泄流工质通道；202：第一下泄流腔体；203：第二下泄流腔体；300：上冲流换热芯；300a：上冲流换热芯入口；300b：上冲流换热芯出口；301：上冲流工质通道；302：第一上冲流腔体；303：第二上冲流腔体；400：冷却水换热芯；400a：冷却水换热芯入口；400b：冷却水换热芯出口；401：冷却水通道；402：第一冷却腔体；403：第二冷却腔体；500：微细通道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1给出了本实用新型再生式非再生式集成换热器一实施例的正视结构示意图；图2给出了本实用新型再生式非再生式集成换热器一实施例的后视结构示意图。如图1和2所示，该集成换热器包括：集成换热器芯体100，集成换热器芯体100设有下泄流入口、下泄流出口、上冲流入口、上冲流出口、冷却水入口和冷却水出口；集成换热器芯体100内设有下泄流换热芯200、上冲流换热芯300和冷却水换热芯400；下泄流换热芯200包括：下泄流工质通道201，其两端分别与下泄流入口、下泄流出口连通；上冲流换热芯300包括：上冲流工质通道301，其两端分别与上冲流入口、上冲流出口连通；冷却水换热芯400包括：冷却水通道401，其两端分别与冷却水入口、冷却水出口连通；下泄流工质通道201包括：第一冷却段和第二冷却段；上冲流工质通道301沿第一冷却段设置，冷却水通道401沿第二冷却段设置。

具体地，集成换热器芯体100是具有内腔的管壳结构，其体积大小和长度可根据需要而进行任意调整。下泄流换热芯200、上冲流换热芯300和冷却水换热芯400分别内置于管壳的内腔中，作为热交换的主体，下泄流、上冲流和冷却水分别经过下泄流入口、上冲流入口、冷却水入口进入管壳内，经过对应换热芯进行热交换后，彼此分别由下泄流出口、上冲流出口和冷却水出口流出。

其中，下泄流换热芯200内设下泄流工质通道201，可供热流体流通，可作为非再生式换热器。下泄流工质通道201的长度几乎覆盖整个管壳的内腔，其两端分别与下泄流入口和下泄流出口连通，热流体由下泄流入口进入管壳内经下泄流工质通道201的一端流向另一端。下泄流工质通道201可由前至后分为第一冷却段和第二冷却段，分别与上冲流换热芯300和冷却水换热芯400进行热交换，相应地，下泄流入口和下泄流出口分别位于管壳的两端。

上冲流换热芯300内设上冲流工质通道301，可供冷流体流通，可作为再生式换热器。上冲流换热芯300在靠近第一冷却段处，上冲流工质通道301与第一冷却段并行设置，其长度小于或等于第一冷却段的长度，可以通过焊接的方式将上冲流换热芯300和第一冷却段焊接于一体。上冲流工质通道301和第一冷却段可根据换热需求设计为逆流、顺流或交叉流式流程，并且单流程/双流程或者多流程可以根据需要设计，本实用新型实施例中采用单流程逆流式设计，相应地如图1所示，上冲流入口位于管壳的上边中部，上冲流出口位于管壳的下边靠近下泄流入口的一端，上冲流工质通道301的两端分别与上冲流入口和上冲流出口连通，冷流体由上冲流入口进入管壳内经上冲流工质通道301的一端流向另一端。

冷却水换热芯400内设上冷却水通道401，可供冷却水流通。冷却水换热芯400在靠近第二冷却段处，冷却水工质通道与第二冷却段并行设置，其长度小于或等于第二冷却段的长度，可以通过焊接的方式将冷却水换热芯400和第二冷却段焊接于一体。冷却水通道401和第二冷却段可可根据换热需求设计为逆流、顺流或交叉流式流程，并且单流程/双流程或者多流程可以根据需要设计，本实用新型实施例中采用单流程逆流式设计，相应地如图1所示，冷却水入口位于管壳的上边靠近下泄流出口的一端，冷却水出口位于管壳的下边中部，冷却水通道401的两端分别与冷却水入口和冷却水出口连通，冷却水由冷却水入口进入管壳内经冷却水通道401的一端流向另一端。

集成换热器内的换热过程如下：一回路高温高压冷却剂通过下泄流入口进入集成换热器芯体100内，在下泄流工质通道201中依次被上冲流、冷却水冷却，冷却至树脂床及相关设备可接受的温度，从下泄流出口流出进入净化装置；冷却水经过冷却水入口进入集成换热器芯体100内，在冷却水通道401中被下泄流加热后通过冷却水出口流出回到设备冷却水系统；经过净化后的低温冷却剂通过上冲流入口进入集成换热器芯体100，在上冲流工质通道301中被下泄流加热后通过上冲流出口流出返回到反应堆冷却剂泵入口。

下泄流换热芯200、上冲流换热芯300以及冷却水换热芯400之间可通过扩散焊接形成紧凑高效换热器芯体，或者通过金属3d打印形成换热器芯体，再于管壳内进一步封装，可形成一种紧凑高效再生式/非再生式集成换热器。

本实用新型提供的一种再生式非再生式集成换热器，通过将再生式、非再生式换热器采用管壳式换热器型式独立设计于一体，形成一个集成式换热器，能显著减小换热器尺寸和重量，同时提高换热器安全可靠性，从根源上消除由于高温高压流体流经换热管束产生的振动和噪声。

在上述各实施例的基础上，本实施例中，下泄流工质通道201、上冲流工质通道301和冷却水通道401分别由多个微细通道500构成。图3给出了本实用新型再生式非再生式集成换热器中下泄流工质通道201一实施例的结构示意图，如图3所示，下泄流换热芯200上设有多排微细通道500构成下泄流工质通道201，其中微细通道500可以为直通道、人字形通道、非连续型通道，“s”形通道、翼型通道或者鼓泡型通道等，微细通道500截面形状可以为半圆形、矩形等。微细通道500的特征尺寸一般不大于2mm，以提高紧凑性，相邻两个微细通道500间最小间距根据强度校核得到，一般为0.5mm-1mm之间。上冲流工质通道301和冷却水通道401与下泄流工质通道201结构类似，在此不再赘述。

换热器冷热通道按设计需求比例布置，本实施例中采用1:1(一层冷通道板片，一层热通道板片)布置。

进一步地，下泄流换热芯200、上冲流换热芯300和冷却水换热芯400可分别为金属板片。泄流工质通道、上冲流工质通道301和冷却水通道401均在对应金属板片上通过化学蚀刻加工形成，三者可按设计需求比例布置，本实施例采用1:1布置(一层冷通道板片，一层热通道板片)，上冲流换热芯300和冷却水换热芯400采用同一金属板片，上冲流工质通道301和冷却水通道401及其前后进出口全部在同一金属板片上经过化学蚀刻加工而成，下泄流工质通道201及其前后进出口通过化学蚀刻在另一金属板片上加工而成；或者下泄流换热芯200、上冲流换热芯300和冷却水换热芯400三者可采用同一金属板片，泄流工质通道、上冲流工质通道301和冷却水通道401可交错设置。由于采用微细通道500，单位体积换热面积有显著提升，尽管换热阻力有所增加，但换热系数提升明显，pec值也有明显提高，同时将再生式、非再生式换热器进行集成设计，从而显著降低换热器体积和重量，提高换热器效率，同时新型再生式/非再生式集成换热器耐高温高压，能显著提高换热器安全可靠性，并且从根源上避免了高速流体冲刷换热管束产生的振动和噪声

在上述各实施例的基础上，本实施例中，下泄流换热芯200还包括：分别与下泄流工质通道201的两端连通的第一下泄流腔体202和第二下泄流腔体203；第一下泄流腔体202设有与下泄流入口连通的下泄流换热芯入口200a，第二下泄流腔体203设有与下泄流出口连通的下泄流换热芯出口200b；上冲流换热芯300还包括：分别与上冲流工质通道301的两端连通的第一上冲流腔体302和第二上冲流腔体303；第一上冲流腔体302设有与上冲流入口连通的上冲流换热芯入口300a，第二上冲流腔体303设有与上冲流出口连通的上冲流换热芯出口300b；冷却水换热芯400还包括：分别与冷却水通道401的两端连通的第一冷却腔体402和第二冷却腔体403；第一冷却腔体402设有与冷却入口连通的冷却水换热芯入口400a，第二冷却腔体403设有与冷却出口连通的冷却水换热芯出口400b。

进一步地，下泄流换热芯入口200a和下泄流换热芯出口200b沿对角线设置；上冲流换热芯入口300a和上冲流换热芯出口300b沿对角线设置；冷却水换热芯入口400a和冷却水换热芯出口400b沿对角线设置。其中，下泄流换热芯入口200a和出口、冷却水换热芯400体入口和出口、上冲流换热芯300体入口和出口可采取直接流体进出方式或者设置分布器等达到特定流量分配的目的。

在上述各实施例的基础上，本实施例中，下泄流入口通过第一下泄流封头104a与下泄流入口管路101a连通，下泄流出口通过第二下泄流封头104b与下泄流出口管路101b连通；上冲流入口通过第一上冲流封头105a与上冲流入口管路102a连通，上冲流出口通过第二上冲流封头105b与上冲流出口管路102b连通；冷却水入口通过第一冷却水封头106a与冷却水入口管路103a连通，冷却水出口通过第二冷却水封头106b与冷却水出口管路103b连通。换热器冷热工质通过集管或其他形式从封头进入集成换热器芯体100内，下泄流出入口、上冲流出入口以及冷却水出入口处可布置分布板以抑制流量分离及涡流，使通道中流量分配服从一定规律。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。