[发明专利]一种紧凑式风机冷却器及风机

说明书

技术领域

本发明涉及热力工程技术领域，特别是涉及一种用于风机的冷却器以及具有该风机冷却器的风机。

背景技术

在气冷堆中，为了能够使冷却气体在一回路内流动起来，需要相应的风机进行驱动。以高温气冷堆为例，其冷却剂为氦气，为了让氦气能够在一回路循环，需要氦风机进行驱动。为了便于风机的安全可靠运行，需要将电机的周围环境维持在较低的温度下，通常需要设置风机冷却器。风机冷却器用于主风机壳体电机腔内的冷却，即将电机的发热、蒸汽发生器对电机腔的传热、风机壳体外的环境向腔内的传热和自冷风扇的机械发热通过气体─水冷却器交换由冷却水带出风机壳体外。

风机冷却器应满足在风机额定工况及运行工况时，保证电机腔内温度在适当的温度范围，以保证电机正常运行。在热停堆工况时，一定时间内电机腔内温度应≤120℃，在该工况下冷却器设计应具有自然循环热交换能力，以保证电机停止运转状态下，电机及各种仪表、控制导线不受损坏，并确保机组重新启动运转的可靠性。

风机冷却器位于风机壳体腔室内，该腔室与一回路冷却介质是联通的。因此，风机壳体也作为一回路压力边界的一部分，为了尽可能的降低制造成本，要求风机冷却器的体积尽可能的小。同时，风机冷却器处于一回路冷却介质之中，须承受很高的外压。以HTR-PM氦风机冷却器为例，其承受的氦气外压在1MPa以上。同时，由于风机的发热量较大，要求冷却器的换热功率比较大，以HTR-PM氦风机冷却器为例，要求氦风机冷却器的换热功率要达到800kW。除此之外，通常还会对气体在冷却器中的压降有一定的要求。

根据以上的要求以及所处的周围环境特点，要求风机冷却器需要满足以下的特点或要求：

1）换热功率大，体积小，结构紧凑；

2）能够承受较高的外压。

3）气体介质在冷却器中的压降合理；

4）可以实现自然循环冷却；

能够补偿不同部件之间由于温度不同而引起的热膨胀差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是设计出一种紧凑式风机冷却器，使其可以应用到气冷反应堆中，用以冷却风机，并达到如下的技术要求：

1）换热功率大，体积小，结构紧凑；

2）能够承受较高的外压。

3）气体介质在冷却器中的压降合理；

4）可以实现自然循环冷却；

5）能够补偿不同部件之间由于温度不同而引起的热膨胀差。

为了解决上述技术问题，本发明设计了一种紧凑式风机冷却器，其包括：

冷却水进口管;

换热管束，用于隔离换热介质，并承受换热介质间的压差；所述换热管束采用圆管结构，并且是多层交叉排列的布置方式;

冷却水出口管。

所述换热介质分别是冷却水和高压气体，其中冷却水位于所述换热管内侧，高压气体位于所述换热管束的外侧；所述换热介质间的压差在1Mpa以上。

风机冷却器还具有多对对称布置的管箱；为了提高冷却器的紧凑度，所述管箱设置在所述风机冷却器的四周，用于冷却水的分流或者汇集；相对的两个管箱为一组，其中一个为进口管箱，设置在所述冷却水进口管和所述换热管束之间，另一个为出口管箱，设置在所述换热管束和所述冷却水出口管之间；在每个管箱不同的位置处还设置有隔板，所述隔板作为管箱的加强结构存在，并组织管箱内冷却水的流程;在每个管箱内不具有所述隔板的位置处还均匀设置有一定数目的支撑柱。

风机冷却器还具有还包括：风机壳体，所述冷却水进口管和所述冷却水出口管均穿过所述风机壳体并与其相固定；

冷却器上支撑板和上支撑连接螺栓组件，设置在所述风机冷却器和所述风机壳体之间，并用于将所述风机冷却器固定到所述风机壳体，并且所述上支撑螺栓组件还具有调节高压气体入口流通截面的作用；

冷却器下连接板与下连接板螺栓组件，设置在所述风机冷却器和被冷却的风机之间，用于将所述冷却器与所述被冷却的风机相连。

优选的，用于固定冷却器的上支撑螺栓组件中的螺柱，其中间的螺杆长度是可调节的，从而可起到调节气体入口流通截面的作用。

所述的风机冷却器还包括：入口遮挡板，设置在进口管箱内部，与冷却水进口管道相对；所述入口遮挡板既可以采用挡板的形式，也可以采用打孔的形式。

所述冷却水进口管设置有一定的弯头，用于补偿在热态时的热膨胀差。

风机冷却器还设有管束固定板，安装在所述相对管箱之间，对所述换热管束起横向支撑作用，防止换热管束在高压气体的横向冲刷下产生振动。