核电站员工基础理论培训教材.ppt

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1、核电厂通用机械设备之四换热器教员:吕云彪核电站员工基础理论培训教材4.概述4.1换热器的用途和类型4.1.1换热器的用途把一种介质的热量传给另一种介质的设备，都称为换热器。换热器作为生产工艺过程不可缺少的设备广泛用于各种领域.在核电厂中作为主要设备的换热器，数量众多，型号各异，如蒸汽发生器，低压、高压加热器，冷凝器，冷却器等。4.1.2换热器的类型4.1.2.1间壁式换热器:间壁式换热器的特点是冷、热两流体被固体壁面隔开，不相混合，通过间壁进行热量的交换。主要形式有以下几种:1)夹套式换热器(图4.1－1);2)蛇管式换热器(图4.1－2)

2、;3)套管式换热器(图4.1－2);4)列管式换热器.4.概述(续)4.1.2.2混合式换热器这种类型的换热器主要用于气体的冷却及蒸汽的冷凝，故又称为混合式冷却器或冷凝器。其特点是被冷凝（或冷却）的蒸汽直接与水（或冷流体）接触进行换热，因此传热效果好。必须指出，仅在允许冷、热流体互相混合时，才能应用混合式换热器。4.1.2.3蓄热式换热器蓄热式换热器又称蓄热器，器内装有固体填充物（如耐火砖等）。冷、热流体交替地流过蓄热器，利用固体填充物来积蓄和释放热量而达到换热的目的(如右图所示)。4.概述(续)4.1.2.4板式换热器板式换热器主要由一组

3、长方形的薄金属板构成。两相邻板片的边缘衬有垫片，压紧后可以达到密封的目的，且可用垫片的厚度调节两板间流体通道的大小。每块板的四个角上，各开一个圆孔，其中有两个圆孔和板面上的流道相通，另外两个圆孔则不相通，它们的位置在相邻的板上是错开的，以分别形成两流体的通道。冷、热流体交替地在板片两侧流过，通过金属板片进行换热。每块金属板面冲压成凹凸规则的波纹，以使流体均匀流过板面，增加传热面积，并促使流体的湍动，有利于传热。图4.1－5所示，为大亚湾核电站核岛设备冷却水系统（RRI）采用的板式换热器结构图。其优点是：结构紧凑、单位体积设备提供的传热面积大

4、；总传热系数值高，如对低粘度液体的传热，值可高达7000W/(m2·℃)；可根据需要增减板数以调节传热面积；检修和清洗都较方便等。其缺点是：处理量不宜大；操作压强比较低，一般低于15bar(1.5Mpa)，最高也不超过20bar；因受垫片耐热性能的限制，操作温度不能太高，一般对合成橡胶垫圈不超过130℃，压缩石棉垫圈也低于250℃。图4.1-5板式换热器示意图4.2列管式换热器的类型及工作特性列管式换热器是目前工业生产中包括核电站应用最广泛的传热设备，主要优点是单位体积所具有的传热面积大以及传热效果好。此外，结构简单，制造的材料范围较广，因

5、此，在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。4.2.1固定管板式固定管板式换热器如图4.2－1所示。所谓固定管板式即两端管板和壳体连接成一体，因此它具有结构简单和造价低廉的优点。但是由于壳程不易检修和清洗，因此壳方流体应是较洁净且不易结垢的物料。当两流体的温度差较大时，应考虑热补偿。图4.2－1为具有补偿圈（或称膨胀节）的固定管板式换热器，即在外壳的适当部位焊上一个补偿圈，当外壳和管束热膨胀不同时，补偿圈发生弹性变形（拉伸或压缩），以适应外壳和管束的不同的热膨胀程度。这种补偿方法简单，但不宜用于两流体的温度差太大（应不大于70℃）和壳方

6、流体压强过高（一般不高于6bar）的场合。4.2列管式换热器的类型及工作特性4.2.2U型管换热器U型管换热器如图4.2－2所示。管子弯成U型，管子的两端固定在同一管板上，因此每根管子可以自由伸缩，而与其它管子和壳体均无关，故不受热膨胀限制。这种型式换热器仅一端有管板结构也较简单，重量轻，适用于高温和高压的场合,核电站反应堆回路和汽轮机回路的换热器多为这种类型。其主要缺点是管内清洗比较困难，因此管内流体必须洁净；且因管子需一定的弯曲半径，故管板的利用率差些。4.2列管式换热器的类型及工作特性4.2.3浮头式换热器浮头式换热器如图4.2－3所

7、示，两端管板之一不与外壳固定连接，该端称为浮头。当管子受热（或受冷）时，管束连同浮头可以自由伸缩，而与外壳的膨胀无关。浮头式换热器不但可以补偿热膨胀，而且由于固定端的管板是以法兰与壳体相连接的，因此管束可从壳体中抽出，便于清洗和检修，故浮头式换热器应用较为普遍，但结构较复杂，金属耗量较多，造价较高。4.2列管式换热器的类型及工作特性4.2.4核电其他换热设备换热设备在核电站中是主要设备，大亚湾核电站一回路中的蒸汽发生器为立式U型管式换热设备，二回路中的高、低压加热器为卧式U型管式换热设备，蒸汽冷凝器（凝汽器）则为管板式换热设备。现简介如下：

8、4.2.4.1蒸汽发生器其结构如图4.2－4所示。它分上、下两部分，下部直径较小（mm）为蒸发段，其中装有19的U型管4474根以及管板、支承板、管束围板、流量分配挡板等；上部直