[发明专利]垂直翅片管式热交换器的设计方法

说明书

本发明提供了一种垂直翅片管式热交换器的设计方法，该设计方法包括如下步骤：a.确定所述垂直翅片管式热交换器的总换热量；b.根据所述总换热量确定总换热面积；c.根据所述总换热面积确定所述垂直翅片管式热交换器的垂直翅片换热管的布置方式；d.根据所述垂直翅片管式热交换器的总换热面积、所确定的布置方式的垂直翅片换热管的参数以及空气的流动方向，通过实验确定所述垂直翅片管式热交换器的空气侧传热系数以及阻力系数；e.根据所述空气侧传热系数和所述阻力系数对所述垂直翅片管式热交换器的换热面积和阻力系数进行校核计算；以及f.根据所述校核计算结果对所述垂直翅片管式热交换器进行定型，以便获得定型的产品。

技术领域

本发明涉及快堆事故余热排出领域，更具体地，涉及一种空气热交换器的设计方法。

背景技术

目前，非能动余热排出的基本原理是自然循环，即利用流体的重力、惯性、自然对流、扩散、蒸发、冷凝等原理来在事故工况时将堆芯余热带出。其相应系统的设置即可简化专设安全设施，减少设备和部件，有课减少人员干预而可能产生的误动作，改善人机关系，提高核电站的固有安全性。所以，从技术上讲，非能动技术是当下先进的安全技术，代表着新一代核电的发展趋势。

为了满足非能动的要求，大型快堆事故余热排出系统设计为自然循环方式。作为事故余热排出系统的重要设备空气热交换器，其设计必须同时兼顾换热能力强，流动阻力小以及结构紧凑等原则。通过对垂直光管型、蛇形翅片管型以及光管螺旋管型等现有结构形式的空气热交换器进行论证分析可知，这些管型结构远不能满足如上所述的设计需求。因此，现有技术中需要提出一种新式结构的空气热交换器或者提出这种新式空气热交换器的设计方法，以满足大型快堆设备对事故余热排出系统的设计要求。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个方面，本发明的实施例提供了一种垂直翅片管式热交换器的设计方法，该设计方法包括如下步骤：

a.确定所述垂直翅片管式热交换器的总换热量；

b.根据所述总换热量确定总换热面积；

c.根据所述总换热面积确定所述垂直翅片管式热交换器的垂直翅片换热管的布置方式；

d.根据所述垂直翅片管式热交换器的总换热面积、所确定的布置方式的垂直翅片换热管的参数以及空气的流动方向，通过实验确定所述垂直翅片管式热交换器的空气侧传热系数以及阻力系数；

e.根据所述空气侧传热系数和所述阻力系数对所述垂直翅片管式热交换器的换热面积和阻力系数进行校核计算；以及

f.根据所述校核计算结果对所述垂直翅片管式热交换器进行定型，以便获得定型的产品。

根据本发明的垂直翅片管式热交换器的设计方法的一个实施例，所述步骤a包括根据所述垂直翅片管式热交换器的基本工作参数确定总换热量，所述基本工作参数包括空气侧流量、空气侧温度、钠侧流量以及钠侧温度。

在根据本发明的垂直翅片管式热交换器的设计方法的另一个实施例中，所述步骤b包括提供假定的总传热系数K，并根据下式确定换热面积：

其中，A为垂直翅片管式热交换器的换热面积，K为假定的总传热系数，ΔT_m为钠和空气的对数平均温差。

根据本发明的垂直翅片管式热交换器的设计方法的再一个实施例，所述步骤c包括根据所述总换热面积确定换热管的数量，并根据所述换热管的数量确定所述换热管的布置方式。

在根据本发明的垂直翅片管式热交换器的设计方法的还一个实施例中，根据所述换热管的数量确定所述换热管的布置方式包括根据热交换器的尺寸确定换热管的布置层数，根据所述布置层数确定第一层换热管的数量，以及根据换热管的间距确定所述换热管的各层的数量。