[发明专利]钠-空气热交换器

说明书

本发明提供了一种钠‑空气热交换器，包括：筒体，筒体顶端设有出口风门，底端设有进口风门；上集流管，上集流管的一端与钠进口管连通；下集流管，下集流管的一端与钠出口管连通；上集流管和下集流管之间连通有换热管束；流量分配器，流量分配器设于筒体内腔的中心区域；其中，钠进口管和钠出口管设于筒体的同一侧；上集流管和下集流管为环形，且具有自其表面向外突出形成的管接头，换热管束与上集流管和下集流管通过管接头连接。本发明钠‑空气热交换器通过优化设计集流管、集流管和换热管的连接方式、风门等结构使得热交换器具有换热效率高、流动阻力小、结构紧凑等优点。

技术领域

本发明的实施例涉及热交换器，具体涉及一种钠-空气热交换器。

背景技术

池式钠冷快堆的事故余热排出系统具有非能动性，当反应堆发生事故，堆芯余热无法通过主热传输系统排出时，则通过事故余热排出系统将反应堆余热排出。事故余热排出系统主要包括其他热交换器、中间回路管道、钠-空气热交换器和拔风烟囱等，当发生事故工况时，首先是其他热交换器将堆芯的热量排出至中间回路管道，然后中间回路管道将热量传输至钠-空气热交换器，最后经钠-空气热交换器将热空气通过拔风烟囱排出。其中，钠-空气热交换器可采用自然循环的流动方式，通过钠、空气两种介质的逆向流动实现换热。

目前，在热交换器领域，常见的有干式、湿式、半干式空气热交换器，这类热交换器的结构不紧凑，且需要强制循环实现换热。为实施反应堆换热常用的热交换器有带鼓风机的蛇形翅片管钠-空气热交换器(强制循环)、蛇形翅片管自然对流钠-空气热交换器、光管螺旋管型钠-空气热交换器等，然而，这些热交换器的应用存在以下弊端：(1)为实现自然循环驱动，需要增大流通换热面积(主要涉及翅片管层数等)，从而易造成设备体积庞大，结构不紧凑，以及增加设备成本；(2)为增大自然循环驱动力，需要大幅增加拔风烟囱的高度，这将为厂房的建造带来困难等。

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钠-空气热交换器，通过自然循环实现换热，该钠-空气热交换器通过优化设计集流管、集流管和换热管的连接方式、风门等结构使得热交换器具有换热效率高、流动阻力小、结构紧凑等优点。

根据本发明的一个方面，提供一种钠-空气热交换器，包括：筒体，所述筒体顶端设有出口风门，底端设有进口风门；上集流管，所述上集流管的一端与钠进口管连通，且所述上集流管与中部筒体的内壁相连接；下集流管，所述下集流管的一端与钠出口管连通，且所述下集流管与下部筒体的内壁相连接；所述上集流管和下集流管之间连通有换热管束；以及，流量分配器，所述流量分配器设于筒体内腔的中心区域，所述流量分配器的顶端与上集流管相连接，所述流量分配器的底端与下部筒体的内壁相连接；其中，所述钠进口管和钠出口管设于筒体的同一侧；其中，所述上集流管和下集流管为环形，且所述上集流管和下集流管具有自其表面向外突出形成的管接头，所述换热管束与所述上集流管和下集流管通过所述管接头连接。

优选地，所述上集流管和下集流管分别相对于筒体中线对称设置；所述换热管束平行于筒体中线设置，并且相对于上集流管和下集流管呈同心环形排列。

优选地，所述换热管束与所述上集流管和下集流管采用对接焊的方式连接。

优选地，沿所述换热管束的竖直方向上，在相邻的换热管之间设有管束支撑结构。

优选地，所述换热管束的两端设置成弯曲段。

优选地，所述流量分配器设置成具有不同半径的锥形组合，所述流量分配器设于换热管束的中心区域。

优选地，所述筒体的外壁上设有电加热器和保温层。

优选地，所述筒体的底端设有钠排放管。

优选地，所述进口风门为单段式；所述出口风门为双段式。