一种套管式散热回冷器和湿度检测系统

技术领域

本发明涉及换热技术领域，具体涉及一种套管式散热回冷器和湿度检测系统。

背景技术

由于模块式高温气冷堆的燃料元件包覆颗粒、堆内构件等关键设备含有大量碳材质，回路中氦气含水量过高时可能会引起堆内化学反应，导致碳材料发生腐蚀甚至造成放射性物质释放的严重后果，因此氦气湿度参数是高温气冷堆的重要保护参数之一，在反应堆运行过程中必须实时监测，当湿度值超过标准限值时及时可靠地发出报警或保护停堆信号，阻止严重后果发生。

测量湿度的取样气体从主氦风机出口引出，通过冷却装置降温到湿度传感器的工作温度范围内进入湿度取样室，最后返回主氦风机入口。为了测量的准确性，系统要求从氦风机引出的氦气在极短时间完成散热后流入湿度取样室进行测量，从氦风机到湿度取样室之间有相当长一段距离，这决定了氦气必然以高流速输送，并且在散热回热器房间有限的空间内得不引入空调、水路等冷却方式，这些限制条件都是散热的制约因素。

现有技术的冷却装置主要包括管壳式换热器，套管式换热器，风冷式冷却器，翅片式散热器等，其中管壳式换热器和套管式换热器都需要引入冷流质进行传热，风冷式冷却器需引入动力，依靠空气对流传热，仅翅片式散热器依靠自然散热，但由于放置在有限空间内且只有自然空气流动，其传热效率低，在短时间内不能把氦气温度降低到湿度传感器的工作温度范围，致使湿度传感器准确性和寿命大大降低，影响其实现安全监测功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种套管式散热回冷器，无需引入其他制冷介质和动力强制降温，换热能力强，冷却效果好，结构简单，适用于无法引入制冷介质和动力源的环境。

为解决上述技术问题，本发明提供一种套管式散热回冷器，包括换热组件，所述换热组件包括内管和至少部分套装所述内管的外管，所述外管的外侧壁设置有散热片，所述内管内部形成第一通道，所述内管和所述外管之间形成第二通道，所述内管和所述外管均有一端与供气装置连接，所述外管另一端形成出口，所述内管另一端形成入口；

工作过程中，待冷却的热流质自所述供气装置出口引出，流经所述第二通道冷却后，再流经所述第一通道回到所述供气部件。

本发明套管式散热回冷器，将两种传热模式合为一体，一方面，待冷却的热流质在流经第二通道时通过散热片向空间散热；另一方面，被冷却的热流质流经第一通道回到供气部件的过程中，对此时流经第二通道的待冷却的热流质进行对流换热；两种换热模式同时作用，强化传热，达到高效降温的目的，结构简单，适用于无法引入制冷介质和动力源的环境。

可选地，所述换热组件沿蛇形延伸，所述内管包括间隔连接的内直管和U形管，所述外管包括间隔连接的第一外直管和第二外直管，所述第一外直管一一对应地套装所述内直管，所述第一外直管的两端分别与对应所述内管的外壁密封连接，所述第二外直管内部形成所述第二通道。

可选地，所述外管还包括密封管，所述第一外直管的两端分别通过所述密封管与对应所述内管的外壁密封连接。

可选地，所述换热组件在水平面内设置，还包括支座，用于固定所述换热组件。

可选地，还包括多个与所述第一外直管相匹配的U形螺栓，所述支座对应位置设置有相匹配的定位孔，所述U形螺栓穿过对应的所述定位孔，并与固定螺母配合，以将所述换热组件固定于所述支座的顶部。

可选地，所述内管和所述外管均通过第一端与所述供气部件连接，所述外管第二端形成所述出口，所述内管第二端形成所述入口。

本发明还提供一种湿度检测系统，包括用于提供待检测热流质的供气装置、用于湿度检测的检测装置，以及用于对所述待检测热流质进行冷却的冷却装置，所述冷却装置为前述套管式散热回冷器，所述套管式散热回冷器中所述内管和所述外管均有一端与供气装置连接，另一端通过所述检测装置连通。

本发明湿度检测系统具有前述套管式散热回冷器，因此，具有与前述套管式散热回冷器相同的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明所提供套管式散热回冷器一种具体实施方式的主视图；

图2为本发明所提供套管式散热回冷器一种具体实施方式的俯视图；

图3为图1套管式散热回冷器中散热组件轴向局部剖视图；

图4为图1套管式散热回冷器中散热组件径向剖视图；

其中，图1至图4中附图标记说明如下：

1-换热组件；111-内直管；112-U形管；121-第一外直管；122-第二外直管；123-密封管；2-支座；3-U形螺栓。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本文中所述“第一”、“第二”等词，仅是为了便于描述结构和/或功能相同或者相类似的两个以上的结构或者部件，并不表示对于顺序和/或重要性的某种特殊限定。

本文中所述“若干”是指数量不确定的多个，通常为两个以上；且当采用“若干”表示某几个部件的数量时，并不表示这些部件在数量上的相互关系。

本文中，“第一端”和“第二端”分别为内管和外管位置对应的端部，附图3中箭头所示的方向为热流质的流动方向。

请参考图1与图4，图1为本发明所提供套管式散热回冷器一种具体实施方式的主视图；图2为本发明所提供套管式散热回冷器一种具体实施方式的俯视图；图3为图1套管式散热回冷器中散热组件轴向局部剖视图；图4为图1套管式散热回冷器中散热组件径向剖视图。

本发明提供一种套管式散热回冷器，包括换热组件1，换热组件1包括内管和至少部分套装内管的外管，外管的外侧壁设置有散热片13，内管内部形成第一通道，内管和外管之间形成第二通道，内管和外管均有一端与供气装置连接，外管另一端形成出口，内管另一端形成入口；

工作过程中，待冷却的热流质自供气装置出口引出，流经第二通道冷却后再流经第一通道回到供气部件。

本发明套管式散热回冷器，将两种传热模式合为一体，一方面，待冷却的热流质在流经第二通道时通过散热片向空间散热；另一方面，被冷却的热流质流经第一通道回到供气部件的过程中，对此时流经第二通道的待冷却的热流质进行对流换热；两种换热模式同时作用，强化传热，达到高效降温的目的，结构简单，适用于无法引入制冷介质和动力源的环境。

为了提高散热片13的散热效果，散热片可以采用传热系数较大的材料制成，如红铜等。

请继续参考图2，本实施例中，换热组件1沿蛇形延伸，内管包括间隔连接的内直管111和U形管112，外管包括间隔连接的第一外直管121和第二外直管122，第一外直管121套装对应的内直管111，第一外直管121的两端分别与内管的外壁密封连接，第二外直管122内部形成第二通道。

本实施例设置换热组件1沿蛇形延伸，能够延长热流质的流通路程，提高降温的效果；同时，本实施例中，外管并未全部套装于内管的外部，第二外直管122内部形成第二通道，是为了简化加工工艺，同时使热流质流动过程更加顺畅。

请继续参考图1与图2，本实施例中，外管还包括密封管123，第一外直管121的两端分别通过密封管123与内管的外壁密封连接。

进一步地，本实施例中，换热组件1采用平铺结构，即换热组件1在水平面内设置，还包括支座2，换热组件1通过支座2固定于地面。

该设置，能够避免常规散热器空间立体结构上层管散热能力逐级降低的缺陷，进一步提高降温效果。

此外，还包括多个与第一外直管121相匹配的U形螺栓3，以及与U形螺栓3相匹配的固定螺母，同一U形螺栓3与两个固定螺母相匹配，支座2对应位置设置有相匹配的定位孔，同一个U形螺栓3与两个定位孔配合，U形螺栓3穿过对应的两个定位孔，并与两个固定螺母配合，以将换热组件1固定于支座2的顶部。

本实施例中，同一第一外直管121通过三个U形螺栓3固定于支座2。当然，U形螺栓3的数量并不做限制，只要能够保证换热组件1安装于支座2的稳定性即可。

此外，换热组件1的固定方式也不唯一，如通过焊接的方式固定于支座2也是可行的。

进一步地，本实施例中，内管和外管均通过第一端与供气部件连接，外管的第二端形成出口，内管的第二端形成入口。

该设置，使得第一通道内被冷却的回流热流质与第二通道内待检测的热流质实现对流逆流换热，与二者同向流动相比，冷却效果更好。

本发明还提供一种湿度检测系统，包括用于提供待检测热流质的供气装置、用于湿度检测的检测装置，以及用于对待检测热流质进行冷却的冷却装置，该冷却装置为前述套管式散热回冷器，套管式散热回冷器中内管和外管均有一端与供气装置连接，另一端通过检测装置连通。

本发明湿度检测系统具有前述套管式散热回冷器，该套管式散热回冷器将两种传热模式合为一体，一方面，待检测的热流质在流经第二通道时通过散热片向空间散热；另一方面，被冷却的热流质在检测后流经第一通道回到供气装置的过程中，对此时流经第二通道的待检测的热流质进行对流换热。两种换热模式同时作用，提高换热效率，达到高效降温的目的，结构简单，适用于无法引入制冷介质和动力源的环境。

本实施例湿度检测系统中，供气部件为主氮风机。

当然，本发明套管式散热回冷器除了上述湿度检测系统，还可用于其他需要进行冷却的工况。

以上对本发明所提供的一种套管式散热回冷器和湿度检测系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。