一种给水热屏蔽套管及其给水热屏蔽计算方法技术

本发明专利技术具体涉及一种给水热屏蔽套管，包括给水外管和给水内管，所述给水内管和给水内管连接形成一体，所述给水外管和给水内管之间设有屏蔽层。本发明专利技术提供的给水热屏蔽套管，结构设计简单，易于加工制造，应用于高温高压换热设备实现给水与热侧高温介质的有效隔热，保障高温高压换热设备运行稳定和安全可靠。高温高压换热设备运行稳定和安全可靠。高温高压换热设备运行稳定和安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种给水热屏蔽套管及其给水热屏蔽计算方法


[0001]本专利技术涉及绝热给水套管
，特别是涉及一种给水热屏蔽套管及其给水热屏蔽计算方法。

技术介绍

[0002]高温高压热力设备主要指承受高温高压的换热设备，其广泛应用于能源、电力、化工、制药、石油等行业。由于换热设备结构尺寸的限制，为了充分的利用换热设备内部空间，给水管线多布置在热交换器内部。例如，直流蒸汽发生器给水下降管，给水自热交换器上部进入，经下降管到达下部腔室后，经过管板进入各传热管上升，并被高温流体加热。
[0003]由于换热器的主要换热单元是在传热管束，给水在进入传热管束之前的下降通道不希望吸收热量，这主要是因为：一方面避免给水温度升高过多，直接导致在下降管局部汽化，气泡在下降管中返流；或者给水温度被加热到接近饱和温度，但在传热管入口节流件附近由于局部压力下降较大，发生汽化，进而发生汽蚀损坏节流件，同时也较易发生流动不稳定性；另一方面较低温度的给水在下降过程中吸收较多热量也会导致热侧的靠近给水下降管的高温流体温度降低，导致热侧局部温度梯度过大，不仅会导致管束传热效果不佳，换热设备性能下降；而且还有可能导致局部热应力过大，导致传热管热疲劳损坏，危害设备安全。

技术实现思路

[0004]基于此，为隔离高温高压换热设备给水下降管中高温介质的热传递，本专利技术提供一种给水热屏蔽套管及其给水热屏蔽计算方法，所述给水热屏蔽套管应用于冷热侧介质存在较大温差的高温高压换热设备，且在运行过程中给水温度不宜在未进入传热管束前吸收过多热量。
>[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种给水热屏蔽套管，包括给水外管和给水内管，所述给水内管和给水内管连接形成一体，所述给水外管和给水内管之间设有屏蔽层。
[0007]进一步地，所述给水外管和给水内管之间形成密闭环隙空间，所述密闭环隙空间内抽真空或填充绝热防腐介质形成屏蔽层。
[0008]进一步地，所述绝热防腐介质为惰性气体介质。
[0009]进一步地，所述给水内管与给水外管上端通过给水入口接管连接，所述给水内管与给水外管下端通过下管板连接。
[0010]进一步地，所述给水外管包括中心下降管外管和上管板，所述给水内管包括中心下降管内管，所述中心下降管外管包括上部中心下降管外管和下部中心下降管外管，所述给水入口接管外管下端与上部中心下降管外管上端连接，所述上部中心下降管外管下端与上管板上端连接；所述上管板下端与下部中心下降管外管上端连接，所述下部中心下降管外管下端与下管板连接，所述给水入口接管、上部中心下降管外管、上管板、下部中心下降
管外管和下管板内壁形成密闭环隙空间，所述密闭环隙空间内设有中心下降管内管，所述中心下降管内管上端与给水入口接管内管下端连接，所述中心下降管内管下端与下管板连接。
[0011]进一步地，所述给水入口接管外管下端与上部中心下降管外管上端焊接连接，所述上部中心下降管外管下端与上管板上端焊接连接，所述上管板下端与下部中心下降管外管上端焊接连接，所述下部中心下降管外管下端与下管板胀接和焊接；所述给水入口接管内管下端与中心下降管内管上端焊接连接，所述中心下降管内管下端与下管板胀接和焊接。
[0012]进一步地，所述中心下降管内管为螺旋管、直管或附属套管。
[0013]进一步地，所述螺旋管由一整根直管以中轴线为对称轴，螺旋盘制，并使管端沿沿中轴线伸直而成。
[0014]进一步地，所述中心下降管内管的外轮廓与给水外管内壁保持合适间隙，避免给水内管和给水外管的接触。
[0015]在其中一个实施例中，所述给水内管上设置螺旋圈，释放给水内管和给水外管之间的膨胀热应力。
[0016]在其中一个实施例中，所述给水外管上设置膨胀节，释放给水内管和给水外管之间的膨胀热应力。
[0017]本专利技术还提供一种屏蔽层填充绝热防腐介质的给水热屏蔽套管给水热屏蔽计算方法，包括如下步骤：
[0018]1、模拟给水热屏蔽套管工作状态，计算给水外管外壁温度、给水外管内壁温度、给水内管外壁温度和给水内管内壁温度；
[0019]2、根据给水内管内冷侧低温介质参数和流动状态，计算给水内管内壁面热流密度q2，根据给水内管和给水外管热通量守恒原理，计算给水热屏蔽套管单位长度热通量Q；
[0020]3、根据能量守恒原则，计算给水在给水内管中的温升；
[0021]4、校核给水温升是否满足要求；如不满足，则需增大给水内管与给水外管的间距或者更换绝热性能更好的绝热防腐介质，并重复校核前述计算步骤；
[0022]5、校核计算给水内管和给水外管在运行工况下的热膨胀是否满足要求，如不满足要求，则需采取措施减少给水内管和给水外管因为温度差异导致的热应力；
[0023]6、校核计算在运行工况屏蔽层因温度上升导致的压力上升是否会导致给水热屏蔽套管压力边界破坏；
[0024]如上述各项设计均满足，则给水热屏蔽套管的结构设计和热力设计则满足要求，否则需返回重新迭代计算。
[0025]进一步地，计算给水外管外壁温度和给水外管内壁温度包括如下步骤：假设给水热屏蔽套管工作状态给水外管外壁面平均热流密度q1；根据给水热屏蔽套管热侧高温介质参数和流动状态，按照管外对流换热关系式计算给水外管外壁温度；按照圆柱导热计算模型，计算给水外管内壁温度。
[0026]进一步地，计算给水内管外壁温度和给水内管内壁温度包括如下步骤：屏蔽层按照圆柱导热模型计算，计算给水内管外壁温度和给水内管内壁温度。
[0027]本专利技术的有益技术效果：
[0028]本专利技术的给水热屏蔽套管，结构设计简单，易于加工制造，给水内管和给水外管形成一体，给水内管和给水外管之间的密闭环隙空间内抽真空或者充注绝热腐蚀介质；给水内管和给水外管的材质根据高温高压换热设备的冷媒和热媒介质工作特性适应性选取，不会受到结构差异的影响；给水内管上设置螺旋圈或者在给水外管上设置膨胀节等措施释放内管和外管之间的膨胀热应力；可应用于高温高压换热设备实现给水与热侧高温介质的有效隔热，保障高温高压换热设备运行稳定和安全可靠。
附图说明
[0029]图1为实施例1的给水热屏蔽套管结构示意图；
[0030]图2为实施例1的给水热屏蔽套管的蒸汽发生器结构示意图；
[0031]图3为实施例2的给水热屏蔽套管结构示意图；
[0032]图4为实施例3的给水热屏蔽套管结构示意图。
[0033]图中：1、给水入口接管；2、中心下降管内管；3、上管板；4、中心下降管外管；5、下管板、6、下封头；7、热侧介质出口；8、壳侧筒体；9、传热管束；10、热侧介质出口；11、蒸汽出口接管；12、蒸汽腔室封头。
具体实施方式
[0034]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“左端”、“右端”、“上方”、“下方”、“外侧”、“内侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种给水热屏蔽套管，其特征在于，包括给水外管和给水内管，所述给水内管和给水内管连接形成一体，所述给水外管和给水内管之间设有屏蔽层。2.根据权利要求1所述的给水热屏蔽套管，其特征在于，所述给水外管和给水内管之间形成密闭环隙空间，所述密闭环隙空间内抽真空或填充绝热防腐介质形成屏蔽层。3.根据权利要求2所述的给水热屏蔽套管，其特征在于，所述绝热防腐介质为惰性气体介质。4.根据权利要求1所述的给水热屏蔽套管，其特征在于，所述给水内管与给水外管上端通过给水入口接管(1)连接，所述给水内管与给水外管下端通过下管板(5)连接。5.根据权利要求1所述的给水热屏蔽套管，其特征在于，所述给水外管包括中心下降管外管(4)和上管板(3)，所述给水内管包括中心下降管内管(2)，所述中心下降管外管(4)包括上部中心下降管外管(4)和下部中心下降管外管(4)，所述给水入口接管(1)外管下端与上部中心下降管外管(4)上端连接，所述上部中心下降管外管(4)下端与上管板(3)上端连接；所述上管板(3)下端与下部中心下降管外管(4)上端连接，所述下部中心下降管外管(4)下端与下管板(5)连接，所述给水入口接管(1)、上部中心下降管外管(4)、上管板(3)、下部中心下降管外管(4)和下管板(5)内壁形成密闭环隙空间，所述密闭环隙空间内设有中心下降管内管(2)，所述中心下降管内管(2)上端与给水入口接管(1)内管下端连接，所述中心下降管内管(2)下端与下管板(5)连接。6.根据权利要求5所述的给水热屏蔽套管，其特征在于，所述给水入口接管(1)外管下端与上部中心下降管外管(4)上端焊接连接，所述上部中心下降管外管(4)下端与上管板(3)上端焊接连接，所述上管板(3)下端与下部中心下降管外管(4)上端焊接连接，所述下部中心下降管外管(4)下端与下管板(5)胀接和焊接；所述给水入口接管(1)内管下端与中心下降管内管(2)上端焊接连接，所述中心下降管内管(2)下端与下管板(5)胀接和焊接。7.根据权利要求1所述的给水热屏蔽套管，其特征在于，所述中心下降管内管(2)为螺旋管、直管或附属套管。8.根据权利要求7所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张巍，王明伍，施慧烈，乐适，王聪，李净松，罗垚，
申请(专利权)人：核动力运行研究所，
类型：发明
国别省市：