关于换热器类型在核电厂中的应用分析.pdf

《关于换热器类型在核电厂中的应用分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、关于换热器类型在核电厂中的应用分析孙寿昆(中国电能成套设备有限公司，山东烟台265116)摘要：随着社会经济以及科技的发展，我国核电厂得到了大力的发展，建设水平也不断提高，与此同时对换热器的应用也有了更高的要求。如今，在核电厂的建设过程中对安全性给予了更高的重视，应用合适类型的换热器是非常关键的工作。基于此，本文对换热器类型在核电厂中的应用展开了分析，介绍了换热器类型与传热系数、传热面积关系的相关计算，旨在为核电厂中换热器的科学合理应用提供参考。关键词：核电厂；换热器；传热系数；传热面积在核电厂的建设过程中，为了满足

2、工作需求，需要对换热器类型进行合理的选择与应用，通过换热器的应用可让热量朝着冷流体设备转移，以确保反应堆等相关设备的安全性和经济性。当前，核电厂应用的换热器有多种，其中主要为管壳式换热器，该类换热器结构简单，但是往往无法获得理想的换热效果，并且冷却乏燃料易出现剩余释热。为此，对换热器类型进行科学合理的选择及应用对确保核电厂的安全、稳定、可靠运行具有非常关键的作用。1换热器类型当前核电厂主要原因的换热器类型包括了管壳式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器与波纹管式换热器。1．1管壳式换热器管壳式换热器也被称为是列管式换热

3、器，组成部件包括有管束、管板(花板)、壳体与风头等。在换热的过程中，一种流体通过平行管束进入到管内，另一种流体通过壳体接管进入并从管束与壳体之间的空隙流过，前者称之为管程，后者称之为壳程。换热器的传热面积即为管束的表面积。该类型换热器整体结构较为简单，在核电厂中应用十分广泛，但其换热效果并不十分理想，因此为了提高换热效率，其应用过程中还会对传导管件和结构做出一定改进。1．2板式换热器板式换热器结构很简单，组成部件主要包括有密封垫片、板片、固定压紧板、活动压紧板、上下导杆、前支柱等。板片按照一定规律进行排列，形成板束。

4、因板式换热器自身结构简单，选用零件较少，并且通用性强，因此也是核电厂常用的一种换热器类型。1．3螺旋板式换热器螺旋板式换热器具备有螺旋通道，流体可在通道内流动，同时螺旋板上设置有定距柱用以保持螺旋通道的宽度，由于流体(较低雷诺数时)在流动过程中受到螺旋离心力的作用可发生湍流，因此针对甲醇、氨气气体可选择交稿流速(约每秒20m)，进而让流体充分分散、充分接触，让气体在通道内科均匀的螺旋流动。气体在通道内受到的阻力主要为气体与螺旋板之间的摩擦力，这种阻力造成气体湍流增加给热系数，通过流体压力损失的利用，达到了提高传热效率

5、的目的。1．4波纹管式换热器波纹管式换热器具有鲜明的设计特征，其内、外壁设计均采用波纹形状，通过这种设计使得外壁传热面积得到扩大，内壁则可对流体的具体流动情况进行适时的调整，通过内、外壁的这种结合，进而达到比较理想的双面传热效果。2换热器类型与传热系数、传热面积关系的相关计算参考以往圆筒壁传热相关计算公式，将管壳式换热器管内与管外的流体放热系数分别采用Al与A2表示，A1=川Nu，d。(A表示冷却剂热导率；Nu表示努塞尔数0．023Reo8Pro”；d。表示传热管内经)；A2=ANu／d。(d。表示当量直径，Nu表示

6、努塞尔数0．027Re“8Pro”)。结合上述公式，以及传热器传热面积相关公式，可对具体的传热温差、传热面积进行推导。可采用同样的计算方式对板式换热器、螺旋板式换热器与波纹管式换热器进行相关计算，在计算的过程中，应根据换热器结构、应用原理选择合适的努塞尔数，以推导出相应的传热面积。4种换热器努塞尔数(Nu)分别为：管壳式换板式换热器螺旋板式换热波纹管式换热器热器器0．023Re0．369Reo“PO．0397Reo78Pr管内0．027Reo8Pr“”o8Pr0”r0”O．027Re0．369Reo”PO．0397R

7、eo78Pr0．026Re“”(D／d)o”P，”管外o8Pr0”(1+e／p)o283换热器类型选用对比根据上述具体计算，我们假设核电厂冷却水热交换器运行压力为0．85MPa，温度为50℃，分别对四种换热器的传热情况进行对比，综合考虑各种类型换热器的壁厚、直径、尺寸，结果发现：(1)不同类型传热器其自身传热系数并不会因功率的增加而发生变化，但功率相同的情况下，管壳式传热器传热系数最差，板式传热器则最佳。分析这种情况产生的原因，主要是因为管壳式传热器设置有折流挡板，以便于确保流体可在壳程中保持良好的湍流状态，同时折流

8、挡板与换热管、壳体构成旁路，这造成了换热困难，因此换热系数较低。而板式传热器因板片多采用的是槽形、波纹形式，并且板片的设计可让冷流体与热流体就分别流动，无另加旁路，流道较小，因此在这种结构下能够确保充分地参与到换热过程中，换热系数较大。(2)从不同类型传热器传热面积上来看，采用上述假定数据进行传热器传热面积的计算，结果发现，各种传热器传热面积随