一种用于核电工业的紧凑式换热器的制作方法

本发明属于换热器领域，特别涉及一种用于核电工业的紧凑式换热器。

背景技术：

换热器是一种可以实现热能传递与转换的设备，在核电厂中的很多位置换热器都承担着重要的热量转换任务，如一、二次回路连接处的蒸汽发生器，低压、高压加热器，冷凝器和冷却器等位置，换热器主要是将反应堆在核裂变过程中放出的热量传递给水，水形成水蒸气后推动透平做功，换热器的功率和效率决定了反应堆能量的利用效率和蒸汽的做功能力。

目前，核电厂大多采用管壳式换热器，虽然现有的管壳式换热器在设计和加工制造上难度较低，但是其普遍存在换热效果较差、占地面积较大和资源占用量较大的问题；另外，现有的管壳式换热器的管路系统复杂且庞大，在监控和维护上也需要较大的投入，这与核电厂紧凑化、模块化的发展趋势相悖。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于核电工业的紧凑式换热器，以解决现有的换热器换热效率较低，占地面积较大，以及维护不方便的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于核电工业的紧凑式换热器，包括：若干换热块、热流输入管、若干热流输出管、若干冷流输入管和若干冷流输出管；热流输入管、若干热流输出管、若干冷流输入管和若干冷流输出管均为一端开口，另一端封闭的硬管；换热块中交错设有热流流道和冷流流道；热流输入管通过若干热流输入支管与对应换热块的热流流道入口相连通，换热块的热流流道出口通过若干热流输出支管与对应热流输出管相连通；冷流输入管通过若干冷流输入支管与对应换热块的冷流流道入口相连通，换热块的冷流流道出口通过若干冷流输出支管与对应冷流输出管相连通。

进一步的，还包括外壳，所述外壳为一端开口，另一端封闭的筒形结构；若干换热块、热流输入管、若干热流输出管、若干冷流输入管和若干冷流输出管固定设置于外壳的内腔中。

进一步的，热流输入管位于中心，热流输出管、冷流输入管和冷流输出管的中轴线均与热流输入管的中轴线平行。

进一步的，所述一种用于核电工业的紧凑式换热器以热流输入管的中轴线为中心，呈环形布置；一周均匀设有若干列；每列设有一个热流输出管和若干个堆叠设置的换热块；每列中，热流输入管通过若干热流输入支管连接对应的换热块的热流流道的入口，换热块的热流流道的出口通过对应的热流输出支管连通热流输出管；每列换热块两侧各布置有一个冷流输出管和一个冷流输入管；一列换热块与相邻一列换热块共用一个冷流输出管，与相邻的另一列换热块共用一个冷流输入管；冷流输入管通过若干冷流输入支管连接对应的两列换热块的冷流流道的入口；换热块的冷流流道的出口通过冷流输出支管连通对应的冷流输出管。

进一步的，每个换热块的水平截面均为等腰梯形，等腰梯形的上底靠近热流输入管，等腰梯形的下底靠近热流输出管。

进一步的，换热块由多个刻有热流流道的微通道换热板和若干刻有冷流流道的微通道换热板间隔叠加压制而成。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明一种用于核电工业的紧凑式换热器，通过其外部的外壳，可避免换热器的换热部件受到外部冲击，可提高换热器的使用寿命；热流输入管、热流输出管分别用于热流体的输入和排出，冷流输入管、冷流输出管分别用于冷流体的输入和排出，热流体输入管为一个，便于与热流供给装置相连接，冷流输入管和冷流输出管为多个，可充分利用换热器的外壳的内腔空间；冷流体和热流体在多个换热块内完成热量交换，换热器整体的换热效率较高，占用空间较小，维护方便。

进一步地，通过将相应管路和换热器沿热流输入管的中轴线的轴向方向分层叠置，并沿热流输入管的中轴线的周向方向均布，可进一步减少换热器的占用空间，可提高换热器的紧凑性。

进一步地，通过将热流输入管的中轴线与外壳的中轴线重合，相应管路及换热器绕热流输入管的中轴线均布，可使换热器内部空间简洁，节省空间的同时也便于维护和管理，可降低维护成本，另外也便于监测设备的安装、使用和维护。

进一步地，换热块的水平截面为等腰梯形，可便于换热块绕热流输入管的中轴线环形布置。

进一步地，换热块的微通道换热板上刻有复杂形状的冷流流道和热流流道，热流体和冷流体可在换热块内长时间的充分接触，可提高换热器整体的换热能力和换热效率，换热器内并联设置有多个换热块，可满足核反应堆和核电机组较大功率的要求。

附图说明

图1是本发明的用于核电工业的紧凑式换热器的整体结构示意图；

图2是图1中的换热块及管道系统的俯视结构示意图；

图3是图2中a-a处的剖视结构示意图；

图4是图2中b-b处的剖视结构示意图；

图5是图1中的单个换热块内的流体流动换热示意图。

在图1至图5中：1换热块；2热流输入管；3热流输入支管；4热流输出管；5热流输出支管；6冷流输入管；7冷流输入支管；8冷流输出管；9冷流输出支管；10外壳；11热流流道；12冷流流道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1至图5，本发明的一种用于核电工业的紧凑式换热器，包括：外壳10和多个换热块1；外壳10为一端开口，另一端封闭的圆筒形结构，外壳10可由耐冲击、耐腐蚀且耐高温的高强度金属或合金材料制成；外壳10的内部设置有一个热流输入管2、六个热流输出管4、三个冷流输入管6和三个冷流输出管8，各管路均为由隔热效果较好的合金材料或真空材料制成一端开口，另一端封闭的硬质管。

热流输入管2的开口端与热流供给装置相连通，热流输出管4的开口端输出热流；冷流输入管6的开口端与冷流供给装置相连通，冷流输出管8的开口端输出冷流。

热流输入管2、热流输出管4、冷流输入管6和冷流输出管8的封闭端均固定设置在外壳10的底端的端壁的内表面上，热流输入管2的中轴线与外壳10的中轴线重合，热流输出管4、冷流输入管6和冷流输出管8的中轴线均与外壳10的中轴线平行。

本发明一种用于核电工业的紧凑式换热器，以热流输入管2的中轴线为中心，呈环形布置；一周均匀设有六列；每列设有一个热流输出管4和四个堆叠设置的换热块1；每列的四个换热块1通过焊接或其它方式固定连接，每个换热块1的水平截面均为等腰梯形，等腰梯形的上底靠近热流输入管2，等腰梯形的下底靠近外壳10。换热块1由多个刻有热流流道11的微通道换热板和刻有冷流流道12的微通道换热板间隔叠加高温压制而成。微通道换热板由耐腐蚀的高强度合金制成。

每列中，热流输入管2通过四个热流输入支管3连接对应的换热块1的热流流道11的入口，换热块1的热流流道11的出口通过对应的热流输出支管5连通对应的热流输出管4。

每列换热块1两侧各布置有一个冷流输出管8和一个冷流输入管6；一列换热块1与相邻一列换热块1共用一个冷流输出管8，与相邻的另一列换热块1共用一个冷流输入管6。冷流输入管6通过八个冷流输入支管7连接对应的两列换热块1的冷流流道12的入口；换热块1的冷流流道12的出口通过冷流输出支管9连通对应的冷流输出管8。

换热块1的尺寸以及数量可根据核电厂的负荷进行调整，各管道的尺寸可根据工质的种类和功率、流量等要求确定。

本发明一种用于核电工业的紧凑式换热器的工作过程：通过热流输入管2和冷流输入管6将外部的热流体和冷流体同时导入换热器中，热流体通过热流输入支管3进入换热块1的刻有热流流道11的微通道换热板中，冷流体通过冷流输入支管7进入换热块1的刻有冷流流道12的微通道换热板中，刻有热流流道11的微通道换热板与刻有冷流流道12的微通道换热板间隔布置，热流体和冷流体在微通道换热板中的热流流道11和冷流流道12中流动时完成热量传递，换热完毕的热流流体通过热流输出支管5进入热流输出管4，排出换热器，换热完毕的冷流流体通过冷流输出支管9进入冷流输出管8，然后排出换热器。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些改动和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。