具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案：

如图1所示，所述的一种非圆形截面双管程螺旋式换热器管束结构包括管板1、外壳 2、换热器管束3、多片内隔板4和多片外隔板5和多组拉杆定距管6；

所述的换热器管束3是由多根换热管组成，换热器管束3包括多根中心直管段3-1、多个端部弯曲段3-2、盘管段3-3和多根盘管引出直管段3-4，所述的中心直管段3-1的一 端从管板1的中间引出并竖直设置，中心直管段3-1的另一端与端部弯曲段3-2的一端固 连，所述的端部弯曲段3-2的另一端与盘管段3-3的一端连接，所述的盘管段3-3的另一 端与盘管引出直管段3-4的一端连接，所述的盘管引出直管段3-4的另一端垂直插入管板 1，所述的盘管段3-3与盘管引出直管段3-4将中心直管段3-1包围；

所述的中心直管段3-1、端部弯曲段3-2、盘管段3-3和盘管引出直管段3-4一体成形， 形成一根换热管，换热器管束3与管板1构成双管程(下流程和上流程)螺旋式管束结构；

在蒸发器布置空间相同的情况下，为了换热面积最大化，要在布置空间内布置最多的 换热面积，所述的换热器管束3的中心直管段3-1以阵列的形式布置在管板1上；所述的 盘管段3-3是由多根换热管沿着中心直管段3-1的轴线方向螺旋盘绕在多根中心直管段3-1的周围而成，且换热器管束3所形成的盘管段至少为一层，盘管段的层数设置根据壳 程空间大小而定；当换热器管束3所形成的盘管段为多层时，为了更好的传热效果，相邻 的两层盘管段之间采用错流布置，且换热管在端部弯曲段3-2弯曲开始盘旋时，盘管段是 按内层到外层的顺序逐层引出换热管；相比于传统的U管式双管程换热器(虽然空间利 用率较高，但上流程和下流程各占50％的总换热面积)，本实施例中的上流程实布换热面 积比例极大提高(占总的换热面积约80％)，此时所有换热管均可参与换热，换热面积最 大化。

因管束与管板间有力的作用(如重力、压力、管内管外介质的冲刷力)，还有温差应力的作用(换热管内温度比其余的都要高很多)，换热管的盘管段在制造时，弯管质量和 管束成型精度都很差，所以在盘管段3-3后引出盘管引出直管段3-4，所述的盘管引出直 管段3-4的引出长度可以根据蒸发器的整体结构设置进行调整，且多根盘管引出直管段 3-4分为两组并均匀分布在多根中心直管段3-1的两侧，使得管束与管板间均匀受力，并 且明显比管束从管板上集中引出受力更加均匀。

因为铅铋堆主容器上还需设置泵、流道等结构，因此设置蒸发器数量有限，本铅铋堆 工程只能设置4个蒸发器，为了最大利用铅铋堆主容器的空间，所述的换热器管束3所盘成的盘管段的横截面为椭圆形、跑道形或矩形；在铅铋堆主容器上优选为跑道形，相对于传统的圆形螺旋式换热器具有更大的布置空间(周围是圆形螺旋管、中间是实心柱子)； 所述的外壳2套在换热器管束3外。

因为由于螺旋式盘管弹性大刚性差、换热管无支撑且跨距越大，在介质冲刷下换热管 越容易振动，换热器越容易坏，因此根据换热管规格和介质参数(密度、流速、冲刷方向 等)设置一定数量的隔板和拉杆定距管；

所述的多片内隔板4上下并列设置并套装在处于盘管段3-3包围区的多根中心直管段 3-1上，所述的内隔板4与最内层盘管段间留有间隙，使得内隔板4对中心直管段3-1不仅起到约束作用，同时还可以避免盘管段3-3与中心直管段3-1间形成大的漏流通道；

所述的多片外隔板5上下并列设置并套装在多根中心直管段3-1和多根盘管引出直管 段3-4上；所述的多片外隔板5的外侧壁与外壳2的内壁接触，通过反作用力对整个管束 起到约束作用，从而降低管束振动。

相邻的两片内隔板4之间设置有一组拉杆定距管6，相邻的两片外隔板5之间设置有 一组拉杆定距管6；在中心直管段3-1上靠近中心直管段3-1与端部弯曲段3-2的连接处设置有一片内隔板4；在盘管引出直管段3-4与中心直管段3-1上靠近盘管引出直管段3-4与盘管段3-3连接处设置有一片外隔板5。每组拉杆定距管6共有4根拉杆定距管6，所 述的4根拉杆定距管6以2×2的阵列形式设置，4根拉杆定距管6设置在隔板外边缘但靠 近换热管处，通过螺纹或焊接连接，保证能固定住隔板。内隔板4与拉杆定距管6之间的 设置、外隔板5与拉杆定距管6之间的设置保证了换热管束的刚度，对管束形成支持作用。

实施例2，与实施例1不同的是所述的一种非圆形截面双管程螺旋式换热器管束结构 还包括多个密封套筒7，在管内预热-蒸发-过热的水动力过程中，为了避免管内汽水倒流， 采用将中心直管段3-1屏蔽的方法将换热管实际传热段设置成纯逆流，即所述的多个密封 套筒7套在多根中心直管段3-1的外面，相邻的两片内隔板4之间设置一个密封套筒7，密封套筒7分为三段式结构，其中两段为弧形件，另外一段为相对设置的两块板片，两件 弧形件分别焊接在4根拉杆定距管6的两侧，两块板片焊接在两根拉杆定距管6之间，相 邻的两片内隔板4与密封套筒7和拉杆定距管6之间形成密闭的空间；

相邻的两片外隔板5之间设置一个密封套筒7，所述的密封套筒7为一环形件，所述的密封套筒7的形状与盘管段3-3的横截面形状相同，相邻的两片外隔板5与密封套筒7 之间形成密闭的空间。此时仅盘管引出直管段3-4和盘管段3-3与壳侧介质进行换热，可 以形成纯逆流结构，保证汽体始终向上流动，避免汽水倒流。

在铅铋堆中，隔板和拉杆定距管还可以用来固定密封套筒，形成稳定的密封空间，避 免密封套筒和换热管碰撞。

铅铋堆蒸发器管内过程是预热-蒸发-过热(预热流质是水，蒸发是汽水、过热是汽)。 由于蒸发过程是水变成汽，因此流质是汽水混合物。如果蒸发过程流质向下流动，那么其 中的气体因重力作用，就有可能向上跑，即逆流(也可能不逆流，在介质流速极高的情况 下就不会逆流。但实际工程应用中，介质流速不可能高，因为流速一高，设备冲几下就马上坏了)，所以蒸发过程只能在上流程，这就是其水动力过程要求。根据蒸发器热力特征，预热-蒸发-过热所需的换热面积占比约2％-45％-53％，因此预热用面积很小，而蒸发用面积很大，所以上流程面积必须占比最大化，这就是其热力过程要求。但根据上面所知，即 使采用新结构后，下流程所占面积仍有约20％，如果不屏蔽掉，那么下流程就会蒸发， 这样水动力过程就实现不了。因此我们在下流程上设置了一定长度的密封套筒，将大部分 面积密封形成流动死区，只留了底部一点(如图1所示)，这样就满足了其水动力和热力 过程的要求(因为下流程面积仅剩不足2％，这样就基本是纯逆换热结构了)。

可以看出，整机设计参数要求、结构参数要求、水动力和热力要求是互相匹配的，不 是随便设置满足了其中某一点要求就行，得满足所有要求才能进行实际生产制造。目前已 有管束结构没有能满足铅铋堆系统所有要求的。

我们设置密封套筒是针对铅铋堆的技术特点设置的，当管内过程不需要满足预热—蒸 发—过热的水动力和热力过程时，就不用设置密封套筒，这时候就能获得最大的换热面积。 所以密封套筒是根据具体要求选择是否设置，而不是必须有。