[发明专利]一种铅冷/铅铋快堆用微通道直流换热器结构

说明书

一种铅冷/铅铋快堆用微通道直流换热器结构，它包括增材制造形成的金属基体（5），其特征是：所述的金属基体（5）中同步形成有上下贯通的水/蒸汽介质通道（6）以及液态铅介质通道（7），所述的液态铅介质通道（7）由相互贯通的中间换热通道、下部转向通道（2）和上部转向通道（3）组成，中间换热通道和水/蒸汽介质通道（6）形成换热区域（4），在金属基体（1）的上下两端均整体成型有连接法兰（1），在下部转向通道（2）和上部转向通道（3）的出/入口上也整体成形有连接法兰（1），连接法兰（1）用于与对应的输入/输出管道连接。本发明结构简单，制造方便、重量轻，换热效果高。

技术领域

本发明涉及一种传热设备技术，尤其是一种铅冷/铅铋快堆换热器的结构，具体地说是一种铅冷/铅铋快堆用微通道直流换热器结构，主要应用领域为核电、火电、化工、冶金、能源等领域。

背景技术

核电蒸汽发生器是产生汽轮机所需蒸汽的换热设备，也是核电站最为关键的主要设备之一，蒸汽发生器与反应堆压力容器相连，不仅直接影响电站的功率与效率，而且在进行热量交换时，还起着阻隔放射性载热剂的作用，对核电站安全至关重要。

铅冷/铅铋快堆作为第四代反应堆系统，采用闭式燃料循环方式，具有良好的核废料嬗变和核燃料增殖能力，以及较高的安全性和经济性，未来将有广阔的发展空间。目前铅冷/铅铋快堆蒸汽发生器的换热器结构采用传统的管壳式结构，该结构虽然结构简单、紧凑、造价成本低，但铅冷/铅铋快堆以液态铅作为换热介质，铅的密度为11.3437g/cm³，相同体积下，其质量是一般金属的1.5倍左右，换热器设备尺寸越大，自身重量越大，对承载管壳的压力就越大，同时对于承载设备的基体要求也就越高，因此铅的密度特性决定了铅冷/铅铋快堆的换热器的小尺寸特性。在高温和冷却剂高速流动情况下，液态铅对结构材料的腐蚀速率也很高，而管壳式结构内的换热管考虑到设备的整体构造和换热效率，无法随意增加壁厚，故传统管壳式换热器结构容易发生破管失水事故。

针对以上问题，急需设计一种铅冷/铅铋快堆用微通道直流换热器结构，使两种换热介质在不同的孔道中相向对流，孔道的横截面分布类似于蜂窝煤，在基体金属上分布密排结构的微通道，无需受到类似管壳式换热器管壳和管板的限制，两种不同换热介质的微通道隔排布置，从而极大增加了传热面积，提高换热效率。更重要的是打破了由于液态铅的高密度带来铅冷/铅铋快堆换热器的小尺寸限制，直流微通道式换热器结构的基体材料为耐高温金属，密度远小于液态铅，相同尺寸下，换热效率更高，重量更小。直流微通道式换热器结构可以便捷的预留孔道与孔道间的厚度，从而预留腐蚀裕量，大大增加了其结构的安全性。

目前市场上类似该结构的换热器已有用于电子行业，而核电、火电等能源领域未有类似结构的应用。直流微通道式换热器结构使用传统制造方法难以实现，可以通过增材制造或其他3D打印的方式来成型。

发明内容

本发明的目的是针对传统的管壳式铅冷/铅铋快堆蒸汽发生器存在焊点多，易泄漏及寿命短，易脱焊等问题，设计一种利用增材制造技术制备的铅冷/铅铋快堆用微通道直流换热器结构，以更灵活、高效、合理的实现换热器的换热作用，更稳定、可靠保证设备的运行。

本发明的技术方案是：

一种铅冷/铅铋快堆用微通道直流换热器结构，它包括增材制造形成的金属基体5，其特征是：所述的金属基体5中同步形成有上下贯通的水/蒸汽介质通道6以及液态铅介质通道7，所述的液态铅介质通道7由相互贯通的中间换热通道、下部转向通道2和上部转向通道3组成，中间换热通道和水/蒸汽介质通道6形成换热区域4，在金属基体1的上下两端均整体成型有连接法兰1，在下部转向通道2和上部转向通道3的出/入口上也整体成形有连接法兰1，连接法兰1用于与对应的输入/输出管道连接。