一種用于管道間均質(zhì)流體流動的板式熱交換器的制造方法
【專利說明】一種用于管道間均質(zhì)流體流動的板式熱交換器
[0001]本發(fā)明主要涉及一種熱交換器。
[0002]更具體地，根據(jù)關(guān)于板式熱交換器的第一方面的本發(fā)明，該類型交換器包括:
[0003]彼此堆疊的多個板，所述板在它們之間交替地界定多個主通道及多個副通道，所述主通道被設(shè)置用于主流體的循環(huán)且所述副通道被設(shè)置用于副流體的循環(huán)；
[0004]用于將副流體供應(yīng)給副通道的第一收集器，以及用于排出副流體的收集器，副通道通向第一收集器和收集器；
[0005]所述板平行于預(yù)設(shè)的縱軸且具有包含縱軸的公共中間平面。
[0006]美國專利文獻(xiàn)2010/0051248在圖1和2中描述了上述類型的板式熱交換器。在允許在主和副通道內(nèi)的穩(wěn)定且均質(zhì)的流體循環(huán)時，該板式交換器核反應(yīng)堆的容器內(nèi)可能難于布置，以致被附接為容器的懸臂。
[0007]在這種情況下，本發(fā)明目的在于提供一種板式熱交換器，其可以被容易地布置在核反應(yīng)堆的容器內(nèi)，同時保證在主通道和副通道內(nèi)穩(wěn)定和均質(zhì)的流動。
[0008]為此，本發(fā)明涉及一種上述類型的板式熱交換器，其特征在于:
[0009]該交換器包括第二副供應(yīng)收集器，第一及第二副供應(yīng)收集器和副排放收集器被制成在板內(nèi)且大致垂直于板延伸，
[0010]副排放收集器在中間平面內(nèi)位于板的第一縱向端部，第一及第二副供應(yīng)收集器位于板的相對于第一縱向端部的第二縱向端部，第一及第二副供應(yīng)收集器關(guān)于中間平面對稱且遠(yuǎn)離中間平面。
[0011]供應(yīng)收集器和副排放收集器的這樣的設(shè)置使得能夠通過副排放收集器將熱交換器懸掛在容器壁上。這種情況下的板式交換器典型地被放置成它的縱軸沿著垂直方向定向。副排放收集器被朝著頂部放置。副排放收集器典型地通過由附接凸緣圍繞的排出孔口在板式交換器外開口。附接元件，例如螺桿或拉桿，使得交換器通過凸緣被附接到容器上。在這種情況下，容器典型地包括具有被放置與副排放收集器的出口重合的內(nèi)部通道的橫桿。
[0012]第一和第二副供應(yīng)收集器位于板的第二縱向端部，關(guān)于中間平面對稱且遠(yuǎn)離中間平面的事實賦予設(shè)置副通道以致所有這些副通道具有大致相同長度的可能性。諸如在單一的副供應(yīng)收集器位于中間平面，尤其是當(dāng)目的在于在交換器的同一水平面上(即，在兩個給定的板之間)制成大量的副通道時，這樣的布置將不可能。相反，將兩個副供應(yīng)收集器對稱地遠(yuǎn)離中間平面放置，為設(shè)計在交換器的同一水平面上的具有大致相同長度的大量的副通道留有更多自由。
[0013]副通道具有相同的長度的事實對于副流體在副通道內(nèi)達(dá)到均質(zhì)循環(huán)速率很重要。如果，某個副通道較短且其它較長，則副流體的循環(huán)速率將會在較長的槽變慢且在較短的槽變快。這樣可能造成板式交換器內(nèi)溫度不均，在交換器上產(chǎn)生熱機(jī)械應(yīng)力及造成主/副交換的效率損耗(交換表面區(qū)域部分的低利用率)。
[0014]該板式熱交換器被典型地設(shè)置用于使用在核反應(yīng)堆上，特別是在小型或中型的核反應(yīng)堆中。用于從核反應(yīng)堆的主流體到副流體的熱轉(zhuǎn)移的裝置被典型地制成。主流體通過在核反應(yīng)堆的核心內(nèi)的循環(huán)被加熱。
[0015]典型地，主流體為水且副流體也為水。在這種情況下，熱交換器典型地為蒸汽發(fā)生器。副流體以液體形式進(jìn)入熱交換器。它在由主流體放出的熱的效應(yīng)下被蒸發(fā)且作為蒸汽離開熱交換器。
[0016]可選地，主流體和副流體不是水。例如，主流體和/或副流體是諸如液態(tài)鈉的液態(tài)金屬，或氣體。
[0017]如上所指出的板式熱交換器典型地設(shè)置為被放置在核反應(yīng)堆容器的內(nèi)部。該容器也包括核反應(yīng)堆的核心及不同的內(nèi)部構(gòu)件。
[0018]可選地，板式交換器可以不位于核反應(yīng)堆容器內(nèi)，而是被插入到在容器外的核反應(yīng)堆的主回路。除了核反應(yīng)堆，它也可以被使用在工業(yè)裝置中。
[0019]熱交換器的板典型地彼此疊置，彼此平行。中間平面(在圖2和3中的平面P)典型地垂直于板。第一和第二副供應(yīng)收集器典型地盡可能遠(yuǎn)離中間平面。優(yōu)選地，它們也盡可能移向板的第二縱向端部。
[0020]這便于在與交換器同一水平面布置相同長度的副通道，并且因此也便于在交換器的同一水平面內(nèi)布置相同長度的主通道。
[0021]有益地，主通道及副通道在分別稱作主板和副板的板的大型面內(nèi)被分別地挖出。特別堅固且緊湊的板式交換器因此被獲得。主通道及副通道被在主板和副板內(nèi)典型地切害J。它們在主板和副板的大型面上開口。換言之，主通道和副通道為形成在主板和副板體內(nèi)的凹槽。各個主板和副板具有形成通道的第一大型面和不設(shè)任何通道的第二大型面。當(dāng)主板和副板交替地彼此堆疊時，給定板的第二大型面將閉合位于其正下方的板的通道。
[0022]可選地，主通道和副通道被加工在第一大型面內(nèi)，例如，使用激光或者其他任何的加工(光化學(xué)，機(jī)械等)。
[0023]可選地，各個板在其兩個大型面上具有凹槽。當(dāng)板被堆疊時，這些凹槽彼此重合。位于兩個給定的板之間的相面對的凹槽限定主通道或副通道。
[0024]可選地，主通道和副通道不在主板和副板的大型面內(nèi)被挖出，而是通過例如布置在板之間的插入體而被界定。
[0025]典型地，包括一排主通道的水平面(主水平面)被兩個具有副通道的水平面(副水平面)包圍，反之亦然。可選地，主水平面，兩個副水平面，主水平面，等等，被相繼地放置。同樣可能放置兩個主水平面，且然后放置兩個副水平面，且然后放置兩個主水平面，等等。其他的配置可以考慮。
[0026]優(yōu)選地，副通道具有包含在L0+10%及L0-10%之間的各自的延展長度。在此，LO是預(yù)設(shè)的參考長度。這樣，所有的副通道基本具有相同的延展長度。此處的延展長度意為副通道從副供應(yīng)收集器到副排放收集器所覆蓋的長度。需要說明的是，此將會在后續(xù)進(jìn)行描述，多個副通道可以共享一個公共節(jié)段，特別的是通向副供應(yīng)收集器的上游節(jié)段。這些通道從公共節(jié)段下游彼此分離。在這種情況下，此處的延展長度意指包括公共節(jié)段長度的通道的總長度。優(yōu)選地，副通道具有包含在LO+5%及LO-5%之間的延展長度，且再優(yōu)選地，包含在L0+2 %及L0-2 %之間。
[0027]由于所有副通道具有大致相等的延展長度，副流體在所有副通道內(nèi)基本具有相同的速率分布。因此，它沿著所有副通道也具有基本相同的溫度分布。
[0028]從熱力學(xué)角度來看，這允許控制不同副槽間的流速分布及由此控制在不同槽內(nèi)的能量交換的平衡。這樣，關(guān)于熱交換，板的整個交換表面積是有效的。
[0029]這也使得在相同板的不同區(qū)域之間或者在兩個副板之間不存在脹差。由于板通常彼此焊接且因此形成特別堅固的塊體，因此這就尤為重要。這使得在板式交換器內(nèi)的熱機(jī)械應(yīng)力降低且從長遠(yuǎn)來看泄漏和破裂的發(fā)生風(fēng)險降低。
[0030]同樣，主通道優(yōu)選地具有包含在L1+10 %及L1-10 %之間的各自的延展長度。
[0031]這樣，所有的主通道基本具有相同的延展長度。在此，LI為預(yù)設(shè)的參考長度。LI通常不同于L0。優(yōu)選地，主通道具有包含在Ll+5%及Ll-5%之間的延展長度，且再優(yōu)選地包含在Ll+2%及Ll-2%之間。
[0032]同前面一樣，這使得在主通道內(nèi)的主流體能夠達(dá)到相似的速率分布，及沿著主通道的相似的溫度分布。這有利于改進(jìn)主/副熱交換器的效率及降低在板式換熱器內(nèi)的熱機(jī)械應(yīng)力。
[0033]典型地，副排放收集器具有V形橫截面。此處橫截面意指副排放收集器的垂直于其中心軸的截面。后者典型地為直線且垂直于板。換言之，副排放收集器典型地在整個長度上具有大致恒定的V形橫截面。這樣的形狀對于允許具有相同延展長度的所有副通道的布置尤為有益。
[0034]確切地，該V形橫截面典型地縱向地指向板的第二縱向端部。該V形橫截面的頂部典型地位于中間平面內(nèi)。這樣副排放收集器通過兩個關(guān)于彼此傾斜的平面界定。這些平面沿著邊連接起來，形成位于中間平面內(nèi)的該V形橫截面的點。這些平面，