核电系统用板式换热器芯体的制作方法

本发明涉及换热设备技术领域，具体的说是一种核电系统用板式换热器芯体。

背景技术：

熔盐堆核能系统是第四代先进核能系统候选堆中唯一的液态燃料堆，被认为是钍资源利用的理想堆型，相比于传统核能材料，具有高固有安全性、核废料少、防扩散性能和经济性更好等特点。熔盐堆是核裂变反应堆的一种，其主冷却剂是一种熔融态的混合盐，它可以在高温下工作时保持低蒸汽压，从而降低机械应力，提高设备的安全性。熔盐堆使用高温熔盐作为冷却剂，具有高温、低压、高化学稳定性、高热容等热物特性，无需使用沉重而昂贵的压力容器，适合建成紧凑、轻量化和低成本的小型模块化反应堆。此外熔盐堆采用无水冷却技术，只需少量的水即可运行，可在干旱地区实现高效发电。

熔盐堆高温熔盐运行温度在700℃以上，相当于常温状态下换热设备中冷热两侧介质压力差达到10mpa，要求换热芯体承受压力高，普通板式换热器芯体能承受压力差一般在6mpa以下；微通道热交换器（pche）换热器芯体能承受压力差虽然可以达到60mpa，但因换热设备芯体内介质流通通道直径仅有0.5-1mm左右，而熔盐粘度大，容易出现流动困难等问题，严重限制了微通道热交换器在熔盐堆系统的应用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种核电系统用板式换热器芯体，能够承受熔盐堆在工作状态下冷热两侧介质的大压力差，保证熔盐顺畅流通。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种核电系统用板式换热器芯体，它包括数组相互叠加的板对，每组板对包括两张相对置的板片，所述板片为六边形蜂窝状排布的凹凸波纹单元拓扑结构，每张板片包含数个波纹单元，每个波纹单元包括正三角形排布的凸波纹和正三角形排布的凹波纹，凸波纹与凹波纹交错布置；组成一组板对的两张板片相互扣合，相抵触的凹波纹的外壁焊接密封，两张板片中凸波纹的外壁形成冷介质侧流道；相互叠加的相邻的两组板对相抵触的凸波纹外壁焊接密封，两组板对中凹波纹的外壁形成熔盐侧流道；熔盐侧流道与冷介质侧流道相互垂直无交汇点；板对的侧边通过连接板焊接密封。

一种核电系统用板式换热器芯体，它包括数组相互叠加的板对，每组板对包括两张相对置的板片，所述板片为正四边形蜂窝状排布的凹凸波纹单元拓扑结构，每张板片包含数个波纹单元，每个波纹单元包括矩阵状排布的凸波纹和凹波纹，凸波纹与凹波纹交错布置；组成一组板对的两张板片相互扣合，相抵触的凹波纹的外壁焊接密封，两张板片中凸波纹的外壁形成冷介质侧流道；相互叠加的相邻的两组板对相抵触的凸波纹外壁焊接密封，两组板对中凹波纹的外壁形成熔盐侧流道；熔盐侧流道与冷介质侧流道相互垂直无交汇点；板对的侧边通过连接板焊接密封。

优选的，所述连接板的两条内侧壁上均焊接有数块交错排布的折流板，折流板的外侧边焊接在连接板上，内侧边延伸至熔盐侧流道内，折流板的长度小于熔盐侧流道的宽度。

优选的，所述折流板的内侧边向下倾斜，折流板与连接板之间的夹角为70°-85°。

本发明用于熔盐堆工作过程中，高温熔盐介质在熔盐侧流道中从高向低流动，低温介质在冷介质侧流道中从低向高流动，高温熔盐与低温介质流动方向呈“十”字型；高温熔盐在折流板的阻隔下形成往复循环折流，增加了高温熔盐的流动距离，与低温介质进行充分的热交换，具有较高的换热效率。

本发明的有益效果为：

（1）本发明中板片采用六边形蜂窝状排布的凹凸波纹单元拓扑结构或正四边形蜂窝状排布的凹凸波纹单元拓扑结构，蜂窝状结构使得整张板片高温熔盐被均匀降温，使板片在能够承受的温度下完成换热工作，保证熔盐能够顺畅流通；

（2）本发明的板片采用蜂窝状结构，换热芯体集成后占地面积小，减小了换热器的体积，便于运输和安装；

（3）本发明的板片采用蜂窝状结构，增强了板片所承受的冷热两侧介质的压力差，可以满足要求的工况；

（4）本发明在换热芯体内设置折流板，在设备正常运行时，增加熔盐的流道长度，使得熔盐换热充分，提高换热效率；在设备停机检修时芯体内的熔盐介质能够及时排空，减小芯体的清洗次数。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明在工作时介质流动方向示意图；

图3是主换热区六边形蜂窝状排布的凹凸波纹单元拓扑结构示意图；

图4是图3中a-a向剖视图；

图5是主换热区正四边形蜂窝状排布的凹凸波纹单元拓扑结构示意图；

图6是倾斜折流板的结构示意图；

图中：1、熔盐侧流道，2、冷介质侧流道，3、连接板，4、折流板，5、板对，6、板片，7、凸波纹，8、凹波纹。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

实施例1

如图1至图4所示的一种核电系统用板式换热器芯体，它包括数组相互叠加的板对5，每组板对5包括两张相对置的板片6，板片6为六边形蜂窝状排布的凹凸波纹单元拓扑结构，每张板片6包含数个波纹单元，每个波纹单元包括正三角形排布的凸波纹7和正三角形排布的凹波纹8，凸波纹7与凹波纹8交错布置；组成一组板对5的两张板片6相互扣合，相抵触的凹波纹8的外壁焊接密封，两张板片6中凸波纹7的外壁形成冷介质侧流道2；相互叠加的相邻的两组板对5相抵触的凸波纹7外壁焊接密封，两组板对5中凹波纹8的外壁形成熔盐侧流道1；熔盐侧流道1与冷介质侧流道2相互垂直无交汇点；板对5的侧边通过连接板3焊接密封。

连接板3的两条内侧壁上均焊接有数块交错排布的折流板4，折流板4的外侧边焊接在连接板3上，内侧边延伸至熔盐侧流道1内，折流板4的长度小于熔盐侧流道1的宽度。折流板4的内侧边向下倾斜，折流板4与连接板3之间的夹角为70°-85°。

实施例2

如图5所示的一种核电系统用板式换热器芯体，它包括数组相互叠加的板对5，每组板对5包括两张相对置的板片6，板片6为正四边形蜂窝状排布的凹凸波纹单元拓扑结构，每张板片6包含数个波纹单元，每个波纹单元包括矩阵状排布的凸波纹7和凹波纹8，凸波纹7与凹波纹8交错布置；组成一组板对5的两张板片6相互扣合，相抵触的凹波纹8的外壁焊接密封，两张板片6中凸波纹7的外壁形成冷介质侧流道2；相互叠加的相邻的两组板对5相抵触的凸波纹7外壁焊接密封，两组板对5中凹波纹8的外壁形成熔盐侧流道1；熔盐侧流道1与冷介质侧流道2相互垂直无交汇点；板对5的侧边通过连接板3焊接密封。

连接板3的两条内侧壁上均焊接有数块交错排布的折流板4，折流板4的外侧边焊接在连接板3上，内侧边延伸至熔盐侧流道1内，折流板4的长度小于熔盐侧流道1的宽度。折流板4的内侧边向下倾斜，折流板4与连接板3之间的夹角为70°-85°。

本发明用于熔盐堆工作过程中，高温熔盐介质在熔盐侧流道中从高向低流动，低温介质在冷介质侧流道中从低向高流动，高温熔盐与低温介质流动方向呈“十”字型；高温熔盐在折流板的阻隔下形成往复循环折流，增加了高温熔盐的流动距离，与低温介质进行充分的热交换，具有较高的换热效率。

本发明中板片采用六边形蜂窝状排布的凹凸波纹单元拓扑结构或正四边形蜂窝状排布的凹凸波纹单元拓扑结构，蜂窝状结构使得整张板片高温熔盐被均匀降温，使板片在能够承受的温度下完成换热工作，保证熔盐能够顺畅流通。