0066]第一流体通过所述第一流体入口 101进入第一空腔10，再进入内管7进行换热后从第一流体出口 102流出并循环。S卩，所述第一流体进入第一空腔10后，与所述内管7的内壁面接触换热。为了使第一流体沿着正确的路径流动，在所述第一空腔10中设置有挡板13，隔离换热前后的第一流体。
[0067]第二流体通过所述第二流体入口 201进入第二空腔11，沿着所述外管6的外壁进行换热后从第二流体出口 202流出并循环。即所述第二流体进入第二空腔11后，与所述外管6的外壁面接触换热。
[0068]第三流体通过所述第三流体入口 301进入第三空腔12，再进入螺旋通道8，保持一定的压力不循环。通入所述第三空腔12及螺旋通道8的第三流体具有较高的压力，保持压力稳定。第三流体可以作为第一流体和第二流体间的高压屏障。具体要求公式为:P3XP1, P2)max，其中，Pl表示第一流体压力，P2表示第二流体压力，P3表示第三流体压力，即所述第三流体的压力应当大于所述第一流体和第二流体的压力。
[0069]所述第三流体要求与第一流体、第二流体均不发生物理或化学反应的气体或者液体，根据实际介质可以选择氮气或者惰性气体等。
[0070]所述的第三流体入口 301安装有压力检测器(未予以图示)。所述压力检测器能够检测到所述内管7或外管6是否发生泄漏。当内管7或者外管6发生泄漏时，由于第三流体压力大于第一流体和第二流体的压力，第三流体会通过内管7或外管6的缺陷进入泄露管一侧的流体中，导致所述第三流体的压力降低，通过压力检测器反馈的信号能够确切得知泄漏的发生，以便于采取应急措施。
[0071]进一步地，为了增强所述第一流体和第二流体之间的热交换，可以在所述螺旋通道8中设置内衬的螺旋结构9，所述螺旋结构9环绕在所述内管7外壁上，优选地，所述螺旋结构9直接与内管7外壁以及外管6内壁接触。
[0072]所述螺旋结构9的截面、螺距不局限于等截面和等螺距，可以根据实际需要进行变化。所述螺旋结构9的截面形状可以是圆形、方形等等，在此不限。所述螺旋结构9可以为整体连续布置，或者分段布置等等，在此不限。内衬的螺旋结构9选择具有导热性好、延展性好、线膨胀率高的纯铜或者铜合金等，但不局限于此。
[0073]本实施例提供的同轴管式换热器具备实时监测泄漏功能，通过设置第三流体通道，来避免换热器内漏导致的两种流体接触，该换热器安全可靠。如图2所示为本发明取消了防止介质内漏而作为安全屏障的中间回路(二回路)，这样可以降低一次性建设投资费用，提高经济性能。本实施例提供的同轴管式换热器可以广泛应用在核能、航空航天、石油化工、动力机械、食品、医药等领域中。
[0074]实施例二
[0075]本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中外管6和内管7的两个管口不在同一水平面上，这种情况下，则需要不同水平高度的管板进行管口的固定。
[0076]作为示例，所述外管6和内管7均为直管，所述外管6安装在第二空腔11中。如图5所示，分别需要两块板对所述外管6和内管7的管口进行固定。
[0077]具体地，所述第一管板包括第一板41和第二板42。所述内管7的一个管口固定在所述第一板41上、另一个管口固定在所述第二板42上；所述第二管板包括第三板51和第四板52，所述外管6的一个管口固定在所述第三板51上、另一个管口固定在所述第四板52上。
[0078]与实施例一相比，本实施例中的第一壳体I分开为两个部分，与第一板41及第二板42形成两个第一空腔10，两个第一空腔10由内管7连通。所述第一流体入口 101和第一流体出口 102分别设置在两个第一壳体I上。
[0079]所述第三壳体3也分开为两个部分，与第三板51及第四板52形成两个第三空腔12，两个第三空腔12由螺旋通道8连通。第三流体入口 301可以设置在第三壳体3的任何位置。
[0080]所述第二壳体2为一个部分，与第三板51及第四板52形成第三空腔11，所述第二流体入口 201和第二流体出口 202设置在第二壳体2上。
[0081]所述第一流体、第二流体和第三流体在换热器中的工作原理与实施例一相同，在此不再重述。
[0082]综上所述，本发明提供一种具备实时监测泄露功能的同轴管式换热器，该换热器采用内衬螺旋通道同轴式换热管束和多管板形成的监测通道，在此监测通道内充入较高压力的保护气体，能够避免传统换热管泄漏造成的两种流体的接触，设备安全性高。在传统换热器内集成了第三种气体监测保护功能，将传统为防止介质内漏使用中间回路作为安全屏障的回路取消，从而降低一次性建设投资费用，提高经济性能。
[0083]所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0084]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种具备实时监测泄露功能的同轴管式换热器，其特征在于，所述同轴管式换热器至少包括:外壳、第一管板、第二管板以及同轴式换热管束； 所述第一管板和第二管板安装在所述外壳中，所述外壳包括第一壳体、第二壳体和第三壳体； 所述第一壳体与第一管板形成第一空腔，所述第二壳体与第二管板形成第二空腔；所述第三壳体与第一管板及第二管板形成第三空腔； 所述同轴式换热管束包括若干根换热管，每根换热管包括外管和嵌套在所述外管内部的内管，所述外壳和内管之间形成螺旋通道； 所述内管的管口固定在所述第一管板上并与所述第一空腔连通；所述外管的管口固定在所述第二管板上，使所述螺旋通道与所述第三空腔连通。2.根据权利要求1所述的具备实时监测泄露功能的同轴管式换热器，其特征在于:所述第一壳体上设置有第一流体入口和第一流体出口，第一流体通过第一流体入口进入第一空腔，再进入内管进行换热后从第一流体出口流出。3.根据权利要求2所述的具备实时监测泄露功能的同轴管式换热器，其特征在于:所述第二壳体上设置有第二流体入口和第二流体出口，第二流体通过第二流体入口进入第二空腔，沿着所述外管的外壁进行换热后从第二流体出口流出。4.根据权利要求3所述的具备实时监测泄露功能的同轴管式换热器，其特征在于:所述第三壳体上设置有第三流体入口，第三流体通过第三流体入口进入第三空腔，再进入螺旋通道，保持一定的压力不循环。5.根据权利要求4所述的具备实时监测泄露功能的同轴管式换热器，其特征在于:所述第三流体的压力大于所述第一流体和第二流体的压力。6.根据权利要求4所述的具备实时监测泄露功能的同轴管式换热器，其特征在于:所述第三流体入口处设置有压力检测器。7.根据权利要求4所述的具备实时监测泄露功能的同轴管式换热器，其特征在于:所述第三流体为氮气或者惰性气体。8.根据权利要求1所述的具备实时监测泄露功能的同轴管式换热器，其特征在于:所述螺旋通道中设置有环绕在所述内管外壁上的螺旋结构。9.根据权利要求8所述的具备实时监测泄露功能的同轴管式换热器，其特征在于:所述螺旋结构的材料为纯铜或者铜合金。10.根据权利要求8所述的具备实时监测泄露功能的同轴管式换热器，其特征在于:所述螺旋结构与所述内管外壁及外管内壁均接触。11.根据权利要求2所述的具备实时监测泄露功能的同轴管式换热器，其特征在于:所述第一空腔中还设置一挡板，用于隔离换热前后的第一流体。12.根据权利要求1?11任一项所述的具备实时监测泄露功能的同轴管式换热器，其特征在于:所述外管和内管为U型管，所述外管安装在第二空腔中。13.根据权利要I?10任一项所述的具备实时监测泄露功能的同轴管式换热器，其特征在于:所述外管和内管为直管，所述外管安装在第二空腔中。14.根据权利要求13所述的具备实时监测泄露功能的同轴管式换热器，其特征在于:所述第一管板包括第一板和第二板，所述内管的一个管口固定在所述第一板上、另一个管口固定在所述第二板上；所述第二管板包括第三板和第四板，所述外管的一个管口固定在所述第三板上、另一个管口固定在所述第四板上。
【专利摘要】本发明提供一种具备实时监测泄露功能的同轴管式换热器，所述换热器采用内衬螺旋通道同轴式换热管束和多管板形成监测通道，并在该监测通道内充入较高压力的保护气体，这样能够避免传统换热管泄漏造成的两种流体的接触，设备安全性高。当内管或者外管发生泄漏时，监测通道中较高压力的流体会通过内管或外管的缺陷进入泄露管一侧的流体中，导致监测通道中流体压力降低，再通过压力检测器反馈的信号可以确切得知泄漏的发生。本发明的换热器将传统为防止介质内漏使用中间回路作为安全屏障的回路取消，降低一次性建设投资费用，提高经济性能。
【IPC分类】F28D7/00, F28F27/00
【公开号】CN105091631
【申请号】CN201510551734
【发明人】党治国, 孔巧玲, 许光第, 黄伟光, 杨志刚
【申请人】中国科学院上海高等研究院
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月1日