一种采用纵向翅片管的热管换热器的制作方法

本技术涉及换热装置，尤其是一种采用纵向翅片管的热管换热器。

背景技术：

1、热管反应堆是一种独特的小型反应堆系统，与传统反应堆相比，热管反应堆在功率、尺寸、重量等方面都显著减小，具备可工厂预制、装置可运输、运行自调节等特点。热管反应堆一般在系统设计上大为简化，安全性、灵活性显著提高，可实现不同环境场景下快速安装部署和应用。特别是对于空间、海洋以及陆上偏远地区，热管反应堆相对于其他能源形式具有能量密度大、功率输出稳定、配套补给需求少、运行周期长、占地面积小等优势，因此在重大装备设施的能源保障等方面具备极大应用潜力。

2、热管换热器是热管反应堆的重要设备，热管将堆芯的热量从蒸发段传递至冷凝段，热管换热器使用热管作为热源将工质加热至热电转换系统要求的温度，热管换热器的传热效率对于提高热管反应堆的电功率水平至关重要。

3、专利【cn114914004a】中公布了一种热管反应堆用换热器，该热管换热器在壳侧采用折流板，传热介质在热管管束间横向流动，该方案中热管与传热介质接触，为直接承压边界。为提高传热效率，热管管束外设置整体套片。

4、专利【cn115662663a】中公布了另一种可移动陆基热管堆整体式换热器，该方案采用套管式换热器，即热管外安装套管，传热介质在热管与套管的间隙内纵向流动传热。该方案中热管与传热介质接触，为直接承压边界。

5、以上提出的两类热管换热器，传热介质与热管管束横向流动或纵向流动，但热管均为承压边界，热管壁承受高温高压介质的外压过高，有破裂的风险。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种采用纵向翅片管的热管换热器，使热管在轴向全长度与传热介质无直接接触，也无需承受介质压力，并同时提高结构传热效率。

2、为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

3、一种采用纵向翅片管的热管换热器，包括依次连接的进口管箱、第一套管组件和出口管箱，所述第一套管组件套设在每个热管外侧，所述第一套管组件包括第一保护套管和第一外套管，所述第一保护套管外侧设置第一纵向翅片，所述第一纵向翅片外侧安装有第一外套管，传热介质在第一纵向翅片与第一外套管间隙中纵向流动，与所述热管进行传热。

4、进一步地，所述第一外套管外侧设置第二纵向翅片，所述第二纵向翅片外侧套设有第二外套管，传热介质在第二纵向翅片与第二外套管间隙中纵向流动。

5、进一步地，所述第一纵向翅片和第二纵向翅片包括直纵向翅片和螺旋纵向翅片。

6、进一步地，所述进口管箱设置在热管的冷凝段尾部，所述出口管箱设置于热管的冷凝段起始段。

7、进一步地，所述进口管箱和热管端部之间还设置有封堵结构，防止传热介质与热管接触。

8、进一步地，所述进口管箱包括进口管箱筒体和进口接管，所述进口管箱筒体上靠近热管端部的一侧设置有远端管板，所述进口接管连接在管箱筒体的进口端。

9、进一步地，所述封堵结构为圆片形结构，同轴设置在热管的端部，所述封堵结构的直径大于等于热管的内径，小于第一保护套管的外径。

10、进一步地，所述出口管箱包括出口管箱筒体和出口接管，所述出口接管安装在出口管箱筒体的出口端，所述出口管箱上靠近热管端部的一侧设置有中间管板，所述出口管箱上远离热管端部的一侧设置有近端管板。

11、进一步地，所述第一保护套管一端与所述远端管板连接，另一端穿过中间管板后与近端管板连接，所述第一外套管两端分别与所述远端管板和中间管板连接。

12、进一步地，多个热管设置在支撑板上，所述支撑板外侧设置有主筒体，所述主筒体连接进口管箱与出口管箱。

13、上述本实用新型的有益效果如下：

14、1)热管安装于套管组件的保护套管内，通过结构设计使热管在轴向全长度与传热介质无直接接触，也无需承受介质压力，避免热管壁承受高温高压介质的外压过高而破裂；传热介质不直接横向冲刷热管管束，热管管束不会产生传统结构热交换器的流致振动问题。

15、2)通过带纵向翅片的套管组件设计，传热介质在套管组件中翅片间隙纵向流动，区别于传统热交换器中传热介质与管束横向流动，套管组件中的传热介质轴向流动，降低了传热介质流动时的压降，从而提高了热电转换系统的热电转化效率，相较于传统结构热交换器，该结构传热效率显著提高。

16、3)套管组件作为传热介质的承压边界，由于其尺度较小，可适用于不同传热介质的高温高压工况。

技术特征：

1.一种采用纵向翅片管的热管换热器，其特征在于，包括依次连接的进口管箱、第一套管组件和出口管箱，所述第一套管组件套设在每个热管外侧，所述第一套管组件包括第一保护套管和第一外套管，所述第一保护套管外侧设置第一纵向翅片，所述第一纵向翅片外侧安装有第一外套管，传热介质在第一纵向翅片与第一外套管间隙中纵向流动，与所述热管进行传热。

2.根据权利要求1所述的一种采用纵向翅片管的热管换热器，其特征在于，所述第一外套管外侧设置第二纵向翅片，所述第二纵向翅片外侧套设有第二外套管，传热介质在第二纵向翅片与第二外套管间隙中纵向流动。

3.根据权利要求2所述的一种采用纵向翅片管的热管换热器，其特征在于，所述第一纵向翅片和第二纵向翅片包括直纵向翅片和螺旋纵向翅片。

4.根据权利要求1所述的一种采用纵向翅片管的热管换热器，其特征在于，所述进口管箱设置在热管的冷凝段尾部，所述出口管箱设置于热管的冷凝段起始段。

5.根据权利要求1所述的一种采用纵向翅片管的热管换热器，其特征在于，所述进口管箱和热管端部之间还设置有封堵结构，防止传热介质与热管接触。

6.根据权利要求5所述的一种采用纵向翅片管的热管换热器，其特征在于，所述进口管箱包括进口管箱筒体和进口接管，所述进口管箱筒体上靠近热管端部的一侧设置有远端管板，所述进口接管连接在管箱筒体的进口端。

7.根据权利要求5所述的一种采用纵向翅片管的热管换热器，其特征在于，所述封堵结构为圆片形结构，同轴设置在热管的端部，所述封堵结构的直径大于等于热管的内径，小于第一保护套管的外径。

8.根据权利要求6所述的一种采用纵向翅片管的热管换热器，其特征在于，所述出口管箱包括出口管箱筒体和出口接管，所述出口接管安装在出口管箱筒体的出口端，所述出口管箱上靠近热管端部的一侧设置有中间管板，所述出口管箱上远离热管端部的一侧设置有近端管板。

9.根据权利要求8所述的一种采用纵向翅片管的热管换热器，其特征在于，所述第一保护套管一端与所述远端管板连接，另一端穿过中间管板后与近端管板连接，所述第一外套管两端分别与所述远端管板和中间管板连接。

10.根据权利要求1所述的一种采用纵向翅片管的热管换热器，其特征在于，多个热管设置在支撑板上，所述支撑板外侧设置有主筒体，所述主筒体连接进口管箱与出口管箱。

技术总结
本技术公开了提供一种采用纵向翅片管的热管换热器，使热管在轴向全长度与传热介质无直接接触，也无需承受介质压力，并同时提高结构传热效率，具体方案如下：一种采用纵向翅片管的热管换热器，包括依次连接的进口管箱、第一套管组件和出口管箱，所述第一套管组件套设在每个热管外侧，所述第一套管组件包括第一保护套管和第一外套管，所述第一保护套管外侧设置第一纵向翅片，所述第一纵向翅片外侧安装有第一外套管，传热介质在第一纵向翅片与第一外套管间隙中纵向流动，与所述热管进行传热。

技术研发人员：谭鹏程,周响,周全,王振锋,杨波,王煦嘉,应秉斌,门启明,张振华,宋印玺,李树莹,吴建邦
受保护的技术使用者：上海核工程研究设计院股份有限公司
技术研发日：20230927
技术公布日：2024/5/8