[發(fā)明專利]一種鉛冷/鉛鉍快堆用微通道直流換熱器結(jié)構(gòu)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110597530.9
• 申請(qǐng)日: 2021-05-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113340144A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王槐春;陳敬一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇新恒基特種裝備股份有限公司
• 主分類號(hào): F28D21/00
• 分類號(hào): F28D21/00;F28F21/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 瞿網(wǎng)蘭

一種鉛冷/鉛鉍快堆用微通道直流換熱器結(jié)構(gòu)，它包括增材制造形成的金屬基體（5），其特征是：所述的金屬基體（5）中同步形成有上下貫通的水/蒸汽介質(zhì)通道（6）以及液態(tài)鉛介質(zhì)通道（7），所述的液態(tài)鉛介質(zhì)通道（7）由相互貫通的中間換熱通道、下部轉(zhuǎn)向通道（2）和上部轉(zhuǎn)向通道（3）組成，中間換熱通道和水/蒸汽介質(zhì)通道（6）形成換熱區(qū)域（4），在金屬基體（1）的上下兩端均整體成型有連接法蘭（1），在下部轉(zhuǎn)向通道（2）和上部轉(zhuǎn)向通道（3）的出/入口上也整體成形有連接法蘭（1），連接法蘭（1）用于與對(duì)應(yīng)的輸入/輸出管道連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便、重量輕，換熱效果高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種傳熱設(shè)備技術(shù)，尤其是一種鉛冷/鉛鉍快堆換熱器的結(jié)構(gòu)，具體地說(shuō)是一種鉛冷/鉛鉍快堆用微通道直流換熱器結(jié)構(gòu)，主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楹穗姟⒒痣姟⒒ぁ⒁苯稹⒛茉吹阮I(lǐng)域。

背景技術(shù)

核電蒸汽發(fā)生器是產(chǎn)生汽輪機(jī)所需蒸汽的換熱設(shè)備，也是核電站最為關(guān)鍵的主要設(shè)備之一，蒸汽發(fā)生器與反應(yīng)堆壓力容器相連，不僅直接影響電站的功率與效率，而且在進(jìn)行熱量交換時(shí)，還起著阻隔放射性載熱劑的作用，對(duì)核電站安全至關(guān)重要。

鉛冷/鉛鉍快堆作為第四代反應(yīng)堆系統(tǒng)，采用閉式燃料循環(huán)方式，具有良好的核廢料嬗變和核燃料增殖能力，以及較高的安全性和經(jīng)濟(jì)性，未來(lái)將有廣闊的發(fā)展空間。目前鉛冷/鉛鉍快堆蒸汽發(fā)生器的換熱器結(jié)構(gòu)采用傳統(tǒng)的管殼式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、造價(jià)成本低，但鉛冷/鉛鉍快堆以液態(tài)鉛作為換熱介質(zhì)，鉛的密度為11.3437g/cm³，相同體積下，其質(zhì)量是一般金屬的1.5倍左右，換熱器設(shè)備尺寸越大，自身重量越大，對(duì)承載管殼的壓力就越大，同時(shí)對(duì)于承載設(shè)備的基體要求也就越高，因此鉛的密度特性決定了鉛冷/鉛鉍快堆的換熱器的小尺寸特性。在高溫和冷卻劑高速流動(dòng)情況下，液態(tài)鉛對(duì)結(jié)構(gòu)材料的腐蝕速率也很高，而管殼式結(jié)構(gòu)內(nèi)的換熱管考慮到設(shè)備的整體構(gòu)造和換熱效率，無(wú)法隨意增加壁厚，故傳統(tǒng)管殼式換熱器結(jié)構(gòu)容易發(fā)生破管失水事故。

針對(duì)以上問(wèn)題，急需設(shè)計(jì)一種鉛冷/鉛鉍快堆用微通道直流換熱器結(jié)構(gòu)，使兩種換熱介質(zhì)在不同的孔道中相向?qū)α鳎椎赖臋M截面分布類似于蜂窩煤，在基體金屬上分布密排結(jié)構(gòu)的微通道，無(wú)需受到類似管殼式換熱器管殼和管板的限制，兩種不同換熱介質(zhì)的微通道隔排布置，從而極大增加了傳熱面積，提高換熱效率。更重要的是打破了由于液態(tài)鉛的高密度帶來(lái)鉛冷/鉛鉍快堆換熱器的小尺寸限制，直流微通道式換熱器結(jié)構(gòu)的基體材料為耐高溫金屬，密度遠(yuǎn)小于液態(tài)鉛，相同尺寸下，換熱效率更高，重量更小。直流微通道式換熱器結(jié)構(gòu)可以便捷的預(yù)留孔道與孔道間的厚度，從而預(yù)留腐蝕裕量，大大增加了其結(jié)構(gòu)的安全性。

目前市場(chǎng)上類似該結(jié)構(gòu)的換熱器已有用于電子行業(yè)，而核電、火電等能源領(lǐng)域未有類似結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。直流微通道式換熱器結(jié)構(gòu)使用傳統(tǒng)制造方法難以實(shí)現(xiàn)，可以通過(guò)增材制造或其他3D打印的方式來(lái)成型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)傳統(tǒng)的管殼式鉛冷/鉛鉍快堆蒸汽發(fā)生器存在焊點(diǎn)多，易泄漏及壽命短，易脫焊等問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種利用增材制造技術(shù)制備的鉛冷/鉛鉍快堆用微通道直流換熱器結(jié)構(gòu)，以更靈活、高效、合理的實(shí)現(xiàn)換熱器的換熱作用，更穩(wěn)定、可靠保證設(shè)備的運(yùn)行。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種鉛冷/鉛鉍快堆用微通道直流換熱器結(jié)構(gòu)，它包括增材制造形成的金屬基體5，其特征是：所述的金屬基體5中同步形成有上下貫通的水/蒸汽介質(zhì)通道6以及液態(tài)鉛介質(zhì)通道7，所述的液態(tài)鉛介質(zhì)通道7由相互貫通的中間換熱通道、下部轉(zhuǎn)向通道2和上部轉(zhuǎn)向通道3組成，中間換熱通道和水/蒸汽介質(zhì)通道6形成換熱區(qū)域4，在金屬基體1的上下兩端均整體成型有連接法蘭1，在下部轉(zhuǎn)向通道2和上部轉(zhuǎn)向通道3的出/入口上也整體成形有連接法蘭1，連接法蘭1用于與對(duì)應(yīng)的輸入/輸出管道連接。