專利名稱：鈉-空氣熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
鈉-空氣熱交換器技術(shù)領(lǐng)域本新型屬于熱交換技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于液態(tài)鈉與空氣之 間進(jìn)行熱量交換的熱交換器。 疼尿孜不池式鈉冷快堆的事故余熱排放系統(tǒng)具有非能動(dòng)性，在事故工況下 依靠自然循環(huán)帶出堆芯余熱。通常其所使用的換熱器是一種專用的熱 交換器，它可以將事故余熱排放系統(tǒng)中間回路鈉的熱量傳遞給空氣， 使鈉降溫，從而實(shí)現(xiàn)自然循環(huán)。熱交換器的原理比較簡(jiǎn)單，是通過(guò)兩 種介質(zhì)的逆向流動(dòng)而換熱。通常所使用的介質(zhì)是水或空氣，但關(guān)于鈉 與空氣之間的熱交換器技術(shù)在公開文獻(xiàn)上尚無(wú)報(bào)道。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種具有非能動(dòng)性的鈉一空氣熱交換器。本新型是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種鈉-空氣熱交換器，包括筒體，筒體 頂端設(shè)有出口風(fēng)門，底端設(shè)有進(jìn)口風(fēng)門。筒體內(nèi)腔的上部設(shè)有膨脹罐， 膨脹罐通過(guò)支承板固定在筒體上，膨脹罐頂端設(shè)有氬氣進(jìn)口接管，氬 氣進(jìn)口接管延伸至筒體外，膨脹罐底端與設(shè)在筒體底端的鈉進(jìn)口管連 通，膨脹罐的筒體與換熱管管束連通，換熱管管束與鈉排出口管連通。如上所述的鈉一空氣熱交換器，筒體、膨脹罐、鈉出口管和鈉進(jìn) 口管的外壁上均設(shè)有電加熱器和保溫層。如上所述的鈉一空氣熱交換器，進(jìn)口風(fēng)門為單段進(jìn)口風(fēng)門，出口 風(fēng)門為雙段出口風(fēng)門，每個(gè)風(fēng)門之間相互成90。布置。如上所述的鈉一空氣熱交換器，所述的換熱管管束由平整的r形管夠組成。使用時(shí)，鈉從鈉進(jìn)口管進(jìn)入膨脹罐，然后分流到換熱管管束。上、 下風(fēng)門打開，流動(dòng)的空氣由下而上經(jīng)過(guò)換熱管管束表面時(shí)帶走熱量，實(shí)現(xiàn)換熱，具有非能動(dòng)性。同時(shí)，由于空氣與鈉并不接觸，避免了鈉與空氣的化學(xué)反應(yīng)。


圖1是本發(fā)明提供的鈉-空氣熱交換器的結(jié)構(gòu)圖； 圖中l(wèi).出口風(fēng)門、2.氬氣進(jìn)口接管、3.筒體、4.膨脹罐、5.排除 管、6.定位鋼帶、7.下集流器、8.鈉出口管、9.鈉進(jìn)口管、10.水泥地 面、ll.進(jìn)口風(fēng)門、12.保溫層、13.電加熱器、14.換熱管管束、15.漏鈉接管具體實(shí)施方式
一種鈉-空氣熱交換器，它包括筒體3，它固定在水泥地面10上。 在筒體3的頂端設(shè)有出口風(fēng)門1，底端設(shè)有進(jìn)口風(fēng)門11。進(jìn)口風(fēng)門 ll為單段進(jìn)口風(fēng)門，布置3個(gè)，相互間成90。角布置，以保證空氣按 管系均勻地分配。出口風(fēng)門1為雙段出口風(fēng)門。每個(gè)風(fēng)門之間相互成 90°布置，其旋轉(zhuǎn)導(dǎo)葉板可以轉(zhuǎn)動(dòng)，并可在0 90。范圍內(nèi)固定下來(lái)。 在筒體3內(nèi)腔的上部設(shè)有膨脹罐4，它是有鈉自由液面的立式圓柱形 容器，并通過(guò)支承板固定在筒體3的內(nèi)側(cè)壁上。膨脹罐4頂端設(shè)有氬 氣進(jìn)口接管2，氬氣進(jìn)口接管2延伸至筒體3外，膨脹罐4上部的氬 氣腔用于補(bǔ)償待冷卻鈉因溫度變化而引起的體積變化。膨脹罐4底端 與鈉進(jìn)口管9連通，鈉進(jìn)口管9與獨(dú)立熱交換器的出口連通。膨脹罐 4的中部筒體與換熱管管束14連通。換熱管管束14所用的是平整的 r形管。換熱管管束14沿高度方向安裝有定位鋼帶6，以減少管子的 振動(dòng)。換熱管管束14以環(huán)狀排列，其下端與下集流器7相通，下集 流器7與鈉出口管8連通，鈉出口管8與獨(dú)立熱交換器的入口連通。 在膨脹罐4的下部筒體上連有排除管5，排除管5也通過(guò)定位鋼帶6 固定，排除管5也與下集流器7連通，排除管5和下集流器7用來(lái)排 除鈉中的雜質(zhì)。筒體3的底部不是水平的，其最低處設(shè)置漏鈉接管 15。為了在充鈉之前加熱空氣，在筒體3、膨脹罐4、鈉出口管6和 鈉進(jìn)口管7的外壁上均設(shè)有電加熱器13與保溫層12。某快堆所用的上述鈉一空氣熱交換器的技術(shù)參數(shù)如表1所示。表1 空氣熱交換器的技術(shù)參數(shù)殼程管程A運(yùn)行條件(額定冷卻工況)介質(zhì)類型空氣金屬鈉流量(kg/s)2.42.93入口溫度(°c)50514出口溫度rc)264373入口壓力(MPa)大氣壓0.6熱流量(MW)0.5250.525B換熱器參數(shù)傳熱面積(m2)94.2設(shè)計(jì)壓力(MPa)0.6設(shè)計(jì)溫度rc)550換熱管尺寸(mm)(pl6xi.4換熱管根數(shù)(根)522拉桿(根)18該熱交換器是逆流熱交換裝置，其中鈉在管內(nèi)由上向下運(yùn)動(dòng)，空氣在管間空隙由下向上運(yùn)動(dòng)。它有兩個(gè)工況當(dāng)快堆正常運(yùn)行時(shí)，熱 交換器處于備用工況狀態(tài)；當(dāng)快堆遭遇地震、系統(tǒng)供電全部中斷、所 有蒸汽發(fā)生器給水中斷等的事故工況時(shí)，熱交換器處于工作工況(冷 卻工況)狀態(tài)。當(dāng)熱交換器處于備用工況時(shí)，進(jìn)口風(fēng)門ll全部打開，出口風(fēng)門 l部分關(guān)閉，留有10%的間隙。事故余熱排放系統(tǒng)中間回路的鈉在自 然循環(huán)作用下，從獨(dú)立熱交換器沿管道進(jìn)到膨脹罐4，并分流到換熱 管管束14，將熱量傳遞給空氣，冷卻后的鈉沿管道回到獨(dú)立熱交換 器。當(dāng)熱交換器處于工作工況時(shí)，進(jìn)口風(fēng)門11、出口風(fēng)門1全部打 開，這時(shí)，進(jìn)口風(fēng)門1如果處于"關(guān)閉"的初始狀態(tài)時(shí)，將進(jìn)口風(fēng)門l也全部打開。風(fēng)門全部打開的時(shí)間為18秒。事故余熱排放系統(tǒng)中間 回路的鈉在自然循環(huán)作用下，從獨(dú)立熱交換器沿管道進(jìn)到膨脹罐4，并分流到換熱管管束14，將熱量傳遞給空氣，冷卻后的鈉沿管道回 到獨(dú)立熱交換器。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型 而不脫離實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，假若這些修改和變型屬于本 實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包 含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種鈉-空氣熱交換器，包括筒體(3)，其特征在于筒體(3)頂端設(shè)有出口風(fēng)門(1)，底端設(shè)有進(jìn)口風(fēng)門(11)；筒體(3)內(nèi)腔的上部設(shè)有膨脹罐(4)，膨脹罐(4)通過(guò)支承板固定在筒體(3)上，膨脹罐(4)頂端設(shè)有氬氣進(jìn)口接管(2)，氬氣進(jìn)口接管(2)延伸至筒體(3)外，膨脹罐(4)底端與設(shè)在筒體(3)底端的鈉進(jìn)口管(9)連通，膨脹罐(4)的筒體與換熱管管束(14)連通，換熱管管束(14)與鈉排出口管(8)連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉一空氣熱交換器，其特征在于所述 的筒體(3)、膨脹罐(4)、鈉出口管(9)和鈉進(jìn)口管(8)的外壁上 均設(shè)有電加熱器(13)和保溫層(12)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉—空氣熱交換器，其特征在于換熱 管管束(14)的下端通過(guò)下集流器(7)與鈉出口管(8)連通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉一空氣熱交換器，其特征在于所述 的進(jìn)口風(fēng)門(11)為單段進(jìn)口風(fēng)門。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的鈉—空氣熱交換器，其特征在于 所述的進(jìn)口風(fēng)門(11)設(shè)置3個(gè)，相互間成90。角布置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉—空氣熱交換器，其特征在于所述 的出口風(fēng)門(1)為雙段出口風(fēng)門。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或4獲6所述的鈉一空氣熱交換器，其特征在 于所述風(fēng)門的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)葉板可以轉(zhuǎn)動(dòng)，并可在0 90度范圍內(nèi)固定下 來(lái)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈉—空氣熱交換器，其特征在于所述 風(fēng)門的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)葉板可以轉(zhuǎn)動(dòng)，并可在0 90度范圍內(nèi)固定下來(lái)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉一空氣熱交換器，其特征在于所述的換熱管管束(14)由平整的r形管組成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉一空氣熱交換器，其特征在于在膨脹罐(4)的下部筒體上連有排除管(5)，排除管(5)與下集流器(7)連通。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉一空氣熱交換器，其特征在于所述筒體(3)的底部是傾斜的，其最低處設(shè)置漏鈉接管(15)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于熱交換技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于液態(tài)鈉與空氣之間進(jìn)行熱量交換的熱交換器。它包括筒體，筒體頂端設(shè)有出口風(fēng)門，底端設(shè)有進(jìn)口風(fēng)門。筒體內(nèi)腔的上部設(shè)有膨脹罐，膨脹罐通過(guò)支承板固定在筒體上，膨脹罐頂端設(shè)有氬氣進(jìn)口接管，氬氣進(jìn)口接管延伸至筒體外，膨脹罐底端與設(shè)在筒體底端的鈉進(jìn)口管連通，膨脹罐的筒體與換熱管管束連通，換熱管管束與鈉排出口管連通。本實(shí)用新型的有益效果是該裝置使用時(shí)，鈉從鈉進(jìn)口管進(jìn)入膨脹罐，然后分流到換熱管管束。上、下風(fēng)門打開，流動(dòng)的空氣經(jīng)過(guò)換熱管管束表面時(shí)帶走熱量，實(shí)現(xiàn)換熱，具有非能動(dòng)性。同時(shí)，由于空氣與鈉并不接觸，避免了鈉與空氣的化學(xué)反應(yīng)。
文檔編號(hào)F28D7/10GK201126716SQ20072031033
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者劉蓮萍, 葉原武, 龍 唐, 董碧波, 蔣廷三 申請(qǐng)人:中國(guó)原子能科學(xué)研究院