核电厂通用机械设备之四换热器.ppt

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); 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；总传热系数值高，如对低粘度液体的传热，值可高达7000 W/(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15 bar(1.5Mpa)，最高也不超过20 bar；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℃。 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℃）和壳方流体压强过高（一般不高于6 bar）的场合。 4.2 列管式换热器的类型及工作特性 4.2.2 U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