专利名称：安全壳非能动热量导出系统换热器的换热管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及换热器结构设计，具体涉及一种安全壳非能动热量导出系统换热器的换热管。
技术背景国内外第三代核电站安全壳采用两大类技术来保证核电站第三道屏障的完整性，防止大量放射性物质外泄。一种是内部金属安全壳，外部为预应力混凝土安全壳，此技术方案用在AP1000的建造中，事故后为了使安全壳降温降压，顶置水箱对内部金属安全壳进行喷淋达到降温目的；另一种是双层混凝土安全壳，为了使安全壳冷却具有非能动冷却功能，需要在内部采用换热器和外部水箱进行连接，依靠自然循环的方式进行换热。这些系统的流程通常是，内部换热器(安全壳内的换热器)收到安全壳内高温气体(最高150°C )的加热，换热器内的工质受热膨胀向上流动，进入安全壳外冷却水箱(或淹没在冷却水箱中的外部换热器冷却)，冷却后低温、密度较高的工质沿下降管从安全壳外部水箱(或淹没在冷却水箱中的外部换热器)向下流动进入内部换热器，整个过程依靠自然循环完成热量导出功能。为了强化内部换热器的换热性能，现有技术通常对闭合的自然循环回路进行降压处理，让内部换热器工质提前沸腾，原理与热虹吸热管类似，并采用一定倾角和倒流板的布置方式，让高温空气按照一定方式冲刷换热器。另外，现有技术中还考虑在换热器的换热管外部增加强化换热装置(如翅片、翅肋等)，用以强化单管的换热性能，但是，外部强化换热装置存在着明显的缺陷，无法在具体工程实践中应用。这是因为事故后的安全壳内含有大量空气、氢气等不易凝结的气体，这些气体会在外部强化换热装置上形成液膜，反而达不到强化换热的目的。此外，这些外部强化换热装置虽然强化了单管的换热，但是占用一定的空间，从而也减少了布置换热管的根数，从换热器总体来说并未达到强化换热的目的。闭合的自然循环回路经降压处理后，虽然可以提前沸腾(例如低于100°c )，强化换热，但是工程上很难在核电站60年设计寿命内保证其密封和处于负压的状态，因此欧盟只进了小型试验台架试验，并未付诸工程实施。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷，对安全壳非能动热量导出系统换热器的换热管结构加以改进，既不占用换热管的外部空间，又能实现强化换热的效果。本实用新型的技术方案如下一种安全壳非能动热量导出系统换热器的换热管，包括管体，在管体内设有与管体内壁相连接的强化换热件。进一步，如上所述的安全壳非能动热量导出系统换热器的换热管，其中，所述的强化换热件为螺旋形纽带。进一步，如上所述的安全壳非能动热量导出系统换热器的换热管，其中，所述的强化换热件为若干个肋片。[0009]更进一步，所述的肋片共有四片，在管体内壁上均匀分布设置。进一步，如上所述的安全壳非能动热量导出系统换热器的换热管，其中，所述的强化换热件为位于管体内壁上螺旋前进的螺纹。更进一步，所述螺旋前进的螺纹直接设置在换热管的内壁上，或者，所述螺旋前进的螺纹为外径与管体内径相配合的螺旋片。本实用新型的有益效果如下本实用新型对换热器的换热管内部进行处理，增加了用于增强换热的结构，既可以使换热器的换热效果得到强化，同时又不占用换热管的外部空间，从而提高了双层混凝土安全壳非能动余热导出系统的换热能力。
图I为本实用新型采用螺旋形纽带强化换热的原理结构图；图2为内部具有螺旋形纽带的换热管截面图；图3为内部具有肋片的换热管截面图；图4为内壁具有螺纹的换热管截面图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例与附图对本实用新型进行进一步的描述。对于安全壳非能动热量导出系统换热器的强化换热设计，由于在换热管的外部设置强化换热装置并不能真正实现强化换热的目的，因此，本实用新型对换热管的内部进行处理，达到强化换热的目的。本实用新型在换热器的换热管内部设置与管体内壁相连接的强化换热件，通过强化换热件的传热作用，实现强化换热。一种具体的实现形式如图I、图2所示，所述的强化换热件为螺旋形纽带2，螺旋形纽带2焊接在管体I的内壁上，管体I的外壁为光滑的结构。在传热管内加入螺旋形纽带可以使流体产生螺旋流和二次环流(如图I中虚线箭头所示)，降低管内流体由层流到湍流的临界雷诺数，减少作为对流传热主要热阻的边界层厚度，使得传热得到强化，特别是低雷诺数时，其强化效果更好，适和强化气体在低雷诺数下的传热。相关原理可参见Date于1973年首次在综述性文章中总结的纽带强化传热的研究，随后，Hong S ff, Bergles A E, Marner W J 和 Berles A E、以及 Seymour 也相继报道了不同类型纽带强化光管换热的结果。本实用新型所提供的换热管内部强化换热方案，并不局限于上述在光管中设置螺旋形纽带的结构，从理论上讲，在光管内部增加多种不同形式的内构件，都可以强化光管换热过程，从而提高双层混凝土安全壳非能动余热导出系统换热能力。本实用新型的另一种实施例如图3所示，在换热管的管体I内设置的与管体内壁相连接的强化换热件为若干个肋片3。本实施例中一共设有4片肋片，均匀焊接在管体的内壁上。本实用新型的第三种实施例如图4所示，在换热管的管体I内壁上设置螺旋前进的螺纹4，该螺纹可以直接在管体I内壁上进行加工，形成直接设置在管体I内壁上的内螺纹，也可以是设置在管体内的外径与管体I内径相适应的螺旋片。本实用新型在双层混凝土安全壳非能动热量导出系统内部换热器的光管内部设置强化换热的内构件，降低管内流体由层流到湍流的临界雷诺数，减少作为对流传热主要热阻的边界层厚度，使得传热得到强化。且本实用新型的强化换热装置不占用光管外部空间，不影响内部换热器光管的布置空间，是双层混凝土安全壳非能动热量导出系统内部换热器强化换热的优选方案。 显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1.ー种安全壳非能动热量导出系统换热器的换热管，包括管体(1)，其特征在于在管体(I)内设有与管体内壁相连接的強化换热件。
2.如权利要求I所述的安全壳非能动热量导出系统换热器的换热管，其特征在于所述的强化换热件为螺旋形纽带(2)。
3.如权利要求I所述的安全壳非能动热量导出系统换热器的换热管，其特征在于所述的强化换热件为若 干个肋片(3)。
4.如权利要求3所述的安全壳非能动热量导出系统换热器的换热管，其特征在于所述的肋片(3)共有四片，在管体内壁上均匀分布设置。
5.如权利要求I所述的安全壳非能动热量导出系统换热器的换热管，其特征在于所述的强化换热件为位于管体(I)内壁上螺旋前进的螺纹(4)。
6.如权利要求5所述的安全壳非能动热量导出系统换热器的换热管，其特征在于所述螺旋前进的螺纹(4)直接设置在换热管的内壁上。
7.如权利要求5所述的安全壳非能动热量导出系统换热器的换热管，其特征在于所述螺旋前进的螺纹(4)为外径与管体(I)内径相配合的螺旋片。
专利摘要本实用新型涉及换热器结构设计，具体涉及一种安全壳非能动热量导出系统换热器的换热管。其结构包括管体，在管体内设有与管体内壁相连接的强化换热件。作为具体实现形式，强化换热件可以为螺旋形纽带或若干个肋片或内螺纹结构。本实用新型既可以使换热器的换热效果得到强化，同时又不占用换热管的外部空间，从而提高了双层混凝土安全壳非能动余热导出系统的换热能力。
文档编号F28F1/40GK202420268SQ20112055152
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者李军, 王志刚, 王晓江, 邢继 申请人:中国核电工程有限公司