[实用新型]一种热管换热装置

说明书

本实用新型实施例涉及海洋核动力系统技术领域，提供一种热管换热装置。所述热管换热装置包括换热体，换热体包括多层依次套接的基体，每层基体的内部分布有用于安插热管的安装孔，每一安装孔的周围分布有供冷却工质流通的贯穿基体的传热通道，传热通道的横截面积从换热体的最内层的基体到最外层的基体逐渐减小。本实用新型实施例提供的热管换热装置，通过换热体使冷却工质与热管进行换热，相比于传统的热管换热器，避免了冷却工质对热管的直接冲刷造成的热管的振动和腐蚀；通过设置从最内层的基体到最外层的基体横截面积逐渐减小的传热通道，使换热体温度分布均匀，避免了换热装置由于热应力不均造成的应力损伤。

技术领域

本实用新型涉及海洋核动力系统技术领域，尤其涉及一种热管换热装置。

背景技术

在海洋核动力系统中，通常以热管利用毛细力非能动传热作为堆芯热量导出手段，即将热管插入固态堆芯内，形成热管冷却反应堆(简称：热管堆)，这样可以取消传统一回路主泵等动部件，使堆芯结构大大简化，可靠性也随之提高。热管分为蒸发段、绝热段和冷凝段，蒸发段位于堆芯本体内，绝热段和冷凝段在堆芯的外部。

现有技术中通常将热管换热器设置在热管的冷凝段，利用二回路工质直接冲刷热管表面，实现对热管的冷却，并带走热管的热量用于后续做功，但是换热效率不够理想。于是为了提高换热能力，采用热管表面加装翅片等措施来强化换热，但该方法无法直接应用于热管堆上。

主要原因是热管堆的出口温度通常为600℃以上，若动力转换系统采用水作为工质，则会在换热器内会发生相变，工质体积急剧变大、流速变高，且在高温下有较大腐蚀性；若采用氦气、超临界二氧化碳等气体工质，其超高流速又会带来热管的流致振动。动力转换系统在这两种情况下长期运行，均存在热管损坏的隐患。另外，由于反应堆功率分布不均匀使冷却工质的温度也呈现不均匀的分布，这不仅会导致工质流动损失，还加剧了热管的振动。再有，工质进口的剧烈的升温条件以及工质与热管间的强烈换热会造成换热器内部温度场异常复杂，导致热管换热器内部各处的结构件膨胀不均，从而出现不同程度的热应力及热损伤。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种热管换热装置，用以解决利用现有的热管换热技术容易引起热管振动而导致热管损坏的问题。

本实用新型实施例提供一种热管换热装置，包括换热体，所述换热体包括多层依次套接的基体，每层所述基体的内部分布有用于安插热管的安装孔，每一所述安装孔的周围分布有供冷却工质流通的贯穿所述基体的传热通道，所述传热通道的横截面积从所述换热体的最内层的基体到最外层的基体逐渐减小。

其中，同一所述基体内的所述传热通道的横截面积在从中心向外延伸的方向上逐渐减小。

其中，所述传热通道的分布密度从所述换热体的最内层的基体到最外层的基体逐渐减小。

其中，所述换热体包括内基体和外基体，所述外基体套接于所述内基体的外侧。

其中，所述内基体中的传热通道沿所述冷却工质的流动方向呈波浪形。

其中，所述内基体采用钛合金材质制成，所述外基体采用不锈钢材质制成。

其中，每一所述安装孔的周围分布有六个所述传热通道。

其中，所述安装孔为盲孔。

其中，所述换热体的工质入口端安装有入口分配箱，所述换热体的工质出口端安装有出口混合箱，所述入口分配箱上设置有工质入口和通孔，所述通孔用于供所述热管穿过后插入所述安装孔，所述出口混合箱上设置有工质出口。

其中，多个所述工质入口均匀分布于所述入口分配箱的侧壁，所述工质出口设置于所述出口混合箱的端盖的中心。