发明内容

针对现有的换热设备存在的以上技术问题，本发明的目的是提供一种基于增材制造技术的核电厂用结构紧凑、传热效率高、经济性好的多功能换热设备，既能够单独用于反应堆停堆条件下导出反应堆的余热，又能单独用于事故工况下安全壳喷淋水的热量导出。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种核电厂用紧凑高效换热设备，与反应堆冷却剂系统、冷却水系统以及喷淋水系统连接，其中，包括若干层交错层叠设置的冷却水侧换热板和反应堆冷却剂侧换热板，以及穿过所述冷却水侧换热板和所述反应堆冷却剂侧换热板的喷淋水换热管，通过所述冷却水侧换热板、所述反应堆冷却剂侧换热板和所述喷淋水换热管实现所述反应堆冷却剂系统、所述冷却水系统以及所述喷淋水系统之间的相互换热。

进一步，所述冷却水侧换热板和所述反应堆冷却剂侧换热板相互平行，所述冷却水侧换热板和所述反应堆冷却剂侧换热板为蝴蝶状平板结构，所述冷却水侧换热板的一侧平面设有冷却水换热通道，所述反应堆冷却剂侧换热板的一侧平面设有冷却剂换热通道。

进一步，

所述反应堆冷却剂侧换热板的两端分别为冷却剂入口段和冷却剂出口段，所述反应堆冷却剂侧换热板的中部为换热段，设置平行的冷却剂换热通道，所述冷却剂入口段和所述冷却剂出口段与所述冷却剂换热通道之间设有角度；

所述冷却水侧换热板的两端分别为冷却水入口段和冷却水出口段，所述冷却水侧换热板的中部为换热段，设置平行的冷却水换热通道，所述冷却水入口段和所述冷却水出口段与所述冷却水换热通道之间设有角度；

所述冷却水侧换热板的所述冷却水入口段和所述反应堆冷却剂侧换热板的所述冷却剂出口段位于同一侧但彼此分开；

所述冷却水侧换热板的所述冷却水出口段和所述反应堆冷却剂侧换热板的所述冷却剂入口段位于同一侧但彼此分开；

所述冷却水侧换热板的换热段和所述反应堆冷却剂侧换热板的换热段彼此交错层叠设置。

进一步，所述喷淋水换热管从交错层叠设置的所述冷却水侧换热板的换热段和所述反应堆冷却剂侧换热板的换热段之间穿过，所述喷淋水换热管与所述冷却水换热通道和所述冷却剂换热通道不连通；所述冷却水侧换热板的换热段和所述反应堆冷却剂侧换热板的换热段与贯穿它们的所述喷淋水换热管共同组成设备芯体。

进一步，

所述冷却水侧换热板的所述冷却水入口段和所述冷却水出口段分为端口部分和过渡部分，所述端口部分为远离中部的所述换热段的部分，所述过渡部分为连接所述换热段的部分；所述端口部分采用流线型凸起点状流道；所述过渡部分采用连续流道，所述连续流道的间距随流动距离的增大而由窄变宽；

所述反应堆冷却剂侧换热板的所述冷却水入口段和所述冷却水出口段分为端口部分和过渡部分，所述端口部分为远离中部的所述换热段的部分，所述过渡部分为连接所述换热段的部分；所述端口部分采用流线型凸起点状流道；所述过渡部分采用连续流道，所述连续流道的间距随流动距离的增大而由窄变宽。

进一步，所述喷淋水换热管由交替排列的类椭圆形换热管组成。

进一步，所述反应堆冷却剂侧换热板、所述冷却水侧换热板和所述喷淋水换热管采用增材制造的方式加工，形成一个整体。

进一步，

在所述冷却剂入口段上设有第三整流装置，在所述第三整流装置上设有第三法兰；在所述冷却剂出口段上设有第一整流装置，在所述第一整流装置上设有第一法兰；所述反应堆冷却剂系统通过所述第三法兰和所述第一法兰与所述反应堆冷却剂侧换热板连通；所述反应堆冷却剂系统中的冷却剂从所述第三法兰经所述第三整流装置进入所述反应堆冷却剂侧换热板，然后经所述第一整流装置从所述第一法兰返回所述反应堆冷却剂系统中；

在所述冷却水入口段上设有第二整流装置，在所述第二整流装置上设有第二法兰；在所述冷却水出口段上设有第四整流装置，在所述第四整流装置上设有第四法兰；所述冷却水系统通过所述第二法兰和所述第四法兰与所述冷却水侧换热板连通；所述冷却水系统中的冷却水从所述第二法兰经所述第二整流装置进入所述冷却水侧换热板，然后经所述第四整流装置从所述第四法兰返回所述冷却水系统中；

在所述喷淋水换热管的一端设有第五整流装置，在所述第五整流装置上设有第五法兰；在所述喷淋水换热管的另一端设有第六整流装置，在所述第六整流装置上设有第六法兰；所述喷淋水系统通过所述第五法兰和所述第六法兰与所述喷淋水换热管连通；所述喷淋水系统中的喷淋水从所述第六法兰经所述第六整流装置进入所述喷淋水换热管，然后经所述第五整流装置从所述第五法兰返回所述喷淋水系统中。

进一步，所述第一整流装置、所述第二整流装置、所述第三整流装置、所述第四整流装置、所述第五整流装置以及所述第六整流装置的内部设置有分流和汇流装置，使得进入所述反应堆冷却剂侧换热板、所述冷却水侧换热板以及所述喷淋水换热管的流体更均匀、减小流动过程中的能量损失。

进一步，位于最顶层和最底层的所述冷却水侧换热板或所述反应堆冷却剂侧换热板上设置边板。

本发明的有益效果在于：

1.冷却水侧换热板15和反应堆冷却剂侧换热板14交错层叠设置，换热板均采用流线型凸起流道，并且流线型凸起流道交替排列，既大大增加了换热面积，又保证流动阻力不过多增加，还可以提高流体湍动程度，提高换热能力。

2.根据流体流动距离和结构形式，冷却水侧换热板15和反应堆冷却剂侧换热板14的流道由窄变宽，使得流道结构合理，流体分布更均匀。

3.交错层叠设置的冷却水侧换热板15和反应堆冷却剂侧换热板14以及贯穿它们的喷淋水换热管16组成设备芯体，这种结构在设备运行过程中可以吸收热变形，减小热应力。

4.喷淋水换热管16由交替排列的类椭圆形换热管组成，流体流经这些换热管时，会被充分搅动，促进流体湍动，提高传热性能，类椭圆形换热管结构也可减小流体阻力，实现换热效率和流动阻力的平衡。

5.本发明的整体部分采用增材制造技术制造，一体化加工能够增加设备强度，承受很大的工作压力，同时保证良好的密封性能。

6.本发明可实现两种不同工况各自作用时流体间的换热，有利于简化和优化系统设计。

7.本发明能够有效隔离反应堆冷却剂侧换热板14、冷却水侧换热板15和喷淋水换热管16中的三种流体，使得三种流体间不产生相互影响，保证各系统内介质的纯净。

8.本发明比表面积大，换热效率高，设备体积小、材料费用低，在优化核电厂布置空间的基础上，提高核电厂的经济性。