：本發(fā)明涉及1000MW核主泵用的一種新纏繞方式繞管式高壓冷卻器。

背景技術(shù)：
：冷卻器按換熱部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為：板翅式換熱器、管殼式換熱器，其中管殼式分為：固定管板式、U型管式、浮頭式、盤管式等。板翅式換熱器由多個(gè)入口管封頭、導(dǎo)流片、以及板束單元等組成，板束由上下隔板、換熱翅片及封條等組成，雖具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率高等優(yōu)點(diǎn)，但卻有制作工藝要求高、易發(fā)生堵塞與腐蝕，從而壓降增大、檢修困難等缺點(diǎn)。固定管板式冷卻器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，應(yīng)用最廣，但由于無活動(dòng)管板支撐，不適合溫差大，壓力高的場合，且殼側(cè)不易清洗。U型管式冷卻器，管束彎成U型，由于兩端固定在同一塊管板上，進(jìn)出冷卻水必須在同一側(cè)，適合工藝布置單一的場合。浮頭式冷卻器，一端管板與殼體固定，另一端管板可自由浮動(dòng)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占空間大，不適合高壓、高熱應(yīng)力，空間受限的場合。螺旋管作為一種強(qiáng)化換熱管，由于其結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積內(nèi)換熱面積大，被廣泛應(yīng)用在凝結(jié)器、冷卻器、加熱器和蒸發(fā)器等換熱設(shè)備中，被稱為纏繞管式換熱器。為增大換熱面積，以往的管束常由多層螺旋管盤繞組成，具有相同盤繞直徑的螺旋管組成一個(gè)盤繞層，旋向相同，或相鄰的兩根管子釬焊在一起形成并管盤繞，在管束布置方式上，多為順排，或叉排，通常情況下，對(duì)于較密的管束布置，叉排的換熱效果優(yōu)于順排，而順排在螺旋管初始一定排數(shù)時(shí)換熱效果優(yōu)于叉排，設(shè)計(jì)上，為保證每根螺旋管的長度基本相同，勢必使每一螺旋盤管層中有不均勻的軸向節(jié)距，對(duì)進(jìn)出口溫差較大的設(shè)備來說，容易出現(xiàn)殼側(cè)換熱不均勻，螺旋管內(nèi)、外側(cè)流體在相同縱向高度上溫差大的現(xiàn)象，尤其在設(shè)備使用一段時(shí)間出現(xiàn)結(jié)垢后，不均勻現(xiàn)象更會(huì)加劇，不僅降低換熱效率，管間熱應(yīng)力更會(huì)給設(shè)備帶來安全隱患，對(duì)于核電站這種高壓、高溫差、長壽命、有抗震要求、安全第一的特殊使用環(huán)境中，這種現(xiàn)象是不被允許的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：本發(fā)明的目的是提供一種1000MW核主泵用新纏繞方式的繞管式高壓冷卻器，具有結(jié)構(gòu)緊湊簡單，傳熱效率高，可承受高壓，不需要管板及墊條支撐，不宜結(jié)垢，使用壽命長，抗震性能高等特點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種1000MW核主泵用新纏繞方式的繞管式高壓冷卻器，上法蘭(1)、下法蘭(6)通過螺栓與殼體(4)連接，內(nèi)層盤管(8)、中層盤管(9)、第一外層盤管(10)、第二外層盤管(11)分別單獨(dú)采用螺旋管并聯(lián)盤繞而成，內(nèi)層盤管(8)與中層盤管(9)螺距相同，旋向相反,內(nèi)層盤管(8)、中層盤管(9)接口通過第一法蘭連通器(2)與第二法蘭連通器(5)對(duì)接，第一外層盤管(10)與第二外層盤管(11)接口通過第一法蘭連通器(2)與第二法蘭連通器(5)對(duì)接，第一外層盤管(10)與第二外層盤管(11)接口位置高于內(nèi)層盤管(8)與中層盤管(9)接口軸線，在四個(gè)盤管分岔口處設(shè)置插管式瞬態(tài)阻力系數(shù)流量分配器(3)，第一外層盤管(10)和第二外層盤管(11)由兩個(gè)旋向相反的螺旋管纏繞，螺距是內(nèi)層盤管(8)、中層盤管(9)螺距的二倍，內(nèi)層盤管(8)與中層盤管(9)在殼程任意空間中的排列方式為純叉排排列，即在空間不同角度的軸向剖面中，內(nèi)層盤管(8)與中層盤管(9)在殼程中的位置關(guān)系都是一致的并且位置是相錯(cuò)的，第一外層盤管(10)和第二外層盤管(11)一起與中層盤管(9)在殼程中的排列方式在空間中體現(xiàn)為周期性的順排與叉排的偶合，即在殼程中層盤管(8)沿中心筒(12)每螺旋纏繞一圈，第一外層盤管(10)和第二外層盤管(11)一起與中層盤管(9)的相對(duì)位置變化一次，然后繼續(xù)以相同的位置關(guān)系螺旋纏繞，在每一個(gè)纏繞周期內(nèi)，不同角度的軸向剖面中，第一外層盤管(10)和第二外層盤管(11)一起與中層盤管(9)的位置關(guān)系都是從順排逐漸過渡到叉排，再逐漸過渡到下一個(gè)周期的起始順排位置。本發(fā)明的有益效果是：(1)上、下法蘭蓋通過螺栓分別與殼體連接，三層四個(gè)螺旋管連接在兩個(gè)法蘭聯(lián)通器上，并螺旋盤繞在中心筒上，兩個(gè)法蘭聯(lián)通器通過螺栓分別與上、下法蘭蓋連接，具有拆裝簡單，易維護(hù)等特點(diǎn)。(2)內(nèi)層盤管與中層盤管接口通過法蘭聯(lián)通器對(duì)接，旋向相反，螺距相同，這種連接方式一方面降低了流體對(duì)法蘭聯(lián)通器的作用力，另一方面，使流體流動(dòng)相對(duì)更加平穩(wěn)，(3)外層由兩個(gè)旋向相反的螺旋管盤繞，螺距是內(nèi)、中層盤管螺距二倍，這種盤繞方式，一方面使內(nèi)、中、外每一層盤管在殼側(cè)流道中軸向節(jié)距相等，另一方面使外層和中層盤管在空間中的相對(duì)位置呈周期性重復(fù)，在空間上是周期性的順排與叉排的耦合，這種排列方式，使管壁努塞爾數(shù)Nu在換熱器不同縱向高度上更趨于均勻，提高了設(shè)備安全性能及抗震性能，同時(shí)也進(jìn)一步提高了設(shè)備的總傳熱系數(shù)，實(shí)踐證明更適合核電站這種有高壓、高溫差、長壽命、有抗震要求的使用環(huán)境，(4)螺旋管間距不需要隔條限制，無管板支撐結(jié)構(gòu)，大大簡化了設(shè)備結(jié)構(gòu)及重量，(5)此種盤繞方式與傳統(tǒng)纏繞方式相比，管程壓力損失降低了近1倍，(6)為進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)，增設(shè)了插管式瞬態(tài)阻力系數(shù)流量分配器，作用是：在流動(dòng)的開始，通過調(diào)整各個(gè)盤管的阻力系數(shù)，降低因各盤管長度不等而導(dǎo)致的流量分配相對(duì)不均問題，而由于隨后的流動(dòng)是不斷周期性重復(fù)，當(dāng)管排數(shù)(即纏繞圈數(shù))達(dá)到一定數(shù)目后，流動(dòng)將進(jìn)入周期性充分發(fā)展階段，流動(dòng)在離心力作用下的擾動(dòng)逐漸消退，流動(dòng)保持穩(wěn)定，(7)冷卻水入口、出口分別開設(shè)在下法蘭蓋及上法蘭蓋上，開設(shè)位置成一定角度，從而使殼側(cè)換熱更充分，(8)四根盤管一起盤繞在中心筒上，中心筒非全封閉，在端面開有小孔，一方面使殼側(cè)流量充分流經(jīng)盤管間隙，加強(qiáng)殼側(cè)換熱，另一方面減小流體對(duì)中心筒的沖擊力。本發(fā)明的此種盤繞方式與傳統(tǒng)纏繞方式相比：一方面，管程壓力損失降低了近1倍，另一方面，在換熱性能方面，使管壁不同層的努塞爾數(shù)Nu變化更均勻，解決了螺旋管內(nèi)、外側(cè)流體在相同縱向高度上溫差大的問題，也進(jìn)一步提高了設(shè)備的總傳熱系數(shù)，簡化了整體結(jié)構(gòu)，省去了墊條管板等支撐結(jié)構(gòu)，更適合核電站這種有高壓、高溫差、長壽命、有抗震要求的得使用環(huán)境。實(shí)踐證明，本發(fā)明能適應(yīng)復(fù)雜苛刻的工作環(huán)境。附圖說明圖1是高壓冷卻器總剖視圖圖2是圖1的局部放大圖圖3是插管式瞬態(tài)阻力系數(shù)流量分配器俯視圖圖4是插管式瞬態(tài)阻力系數(shù)流量分配器A-A視圖圖5是插管式瞬態(tài)阻力系數(shù)流量分配器B-B視圖圖6是叉排排列示意圖圖7是順排排列示意圖圖8是殼程軸向局部剖視圖0度位置圖9是殼程軸向局部剖視圖180度位置具體實(shí)施方式如圖1所示，一種1000MW核主泵用纏繞方式的繞管式高壓冷卻器，上法蘭1、下法蘭6通過螺栓與殼體4連接，內(nèi)層盤管8、中層盤管9、第一外層盤管10、第二外層盤管11分別單獨(dú)采用螺旋管并聯(lián)盤繞而成，內(nèi)層盤管8與中層盤管9螺距相同，旋向相反,內(nèi)層盤管8、中層盤管9接口通過第一法蘭連通器2和第二法蘭連通器5對(duì)接，第一外層盤管10與第二外層盤管11接口也通過第一法蘭連通器2和第二法蘭連通器5對(duì)接，第一外層盤管10與第二外層盤管11接口位置高于內(nèi)層盤管8與中層盤管9接口軸線，如圖2所示，在四個(gè)盤管分岔口處設(shè)置插管式瞬態(tài)阻力系數(shù)流量分配器3。第一外層盤管10和第二外層盤管11由兩個(gè)旋向相反的螺旋管纏繞，螺距是內(nèi)層盤管8、中層盤管9螺距的二倍，內(nèi)層盤管8與中層盤管9在殼程任意空間中的排列方式為純叉排排列(如圖6所示)，即在空間不同角度的軸向剖面中，內(nèi)層盤管8與中層盤管9在殼程中的位置關(guān)系都是一致的并且位置是相錯(cuò)的，而第一外層盤管10和第二外層盤管11一起與中層盤管9在殼程中的排列方式在空間中體現(xiàn)為，周期性的如圖7所示順排與如圖6所示叉排的偶合，即在殼程，中層盤管9沿中心筒12每螺旋纏繞一圈，第一外層盤管10和第二外層盤管11一起與中層盤管9的相對(duì)位置變化一次，然后繼續(xù)以相同的位置關(guān)系螺旋纏繞，在每一個(gè)纏繞周期內(nèi)，不同角度的軸向剖面中，第一外層盤管10和第二外層盤管11一起與中層盤管9的位置關(guān)系都是從順排如圖8所示，逐漸過渡到叉排如圖9所示，再逐漸過渡到下一個(gè)周期的起始順排位置，而內(nèi)層盤管8與中層盤管9的空間位置關(guān)系保持不變?nèi)鐖D8，圖9所示。由于盤管的纏繞圈數(shù)較多，當(dāng)達(dá)到一定圈數(shù)后，流體便會(huì)進(jìn)入周期性充分發(fā)展階段，離心力的擾動(dòng)會(huì)逐漸消退，故在流動(dòng)的開始，各個(gè)盤管中的流態(tài)對(duì)換熱的影響至關(guān)重要，為了降低因各個(gè)盤管長度不等而導(dǎo)致的流量分配不均問題，在盤管分叉口處安裝插管式瞬態(tài)阻力系數(shù)流量分配器3，如圖2所示，插管式瞬態(tài)阻力系數(shù)流量分配器3的具體安裝方式如圖4所示，在隔熱管3.1上開兩個(gè)相互垂直方向的通孔，如圖5所示，將上插管3.2，及下插管3.3分別插入其中，在上插管3.2，及下插管3.3上開有橢圓形缺口，缺口方向正對(duì)來流方向，如圖3所示。如圖1所示，冷卻水入口開設(shè)在下法蘭6上、冷卻水出口13設(shè)在上法蘭1上。