【摘要】从实际工程出发,对1000MWe级压水堆核电站主冷却剂泵的辅助设备高压冷却器的设计进行了研究 , 提出了多头螺旋管束高压冷却器的设计计算方法，推荐了单相流体管、壳程的换热系数和压降设计计算关系式。计算过程以并联管路压降相等及冷热流体交换热量相等为边界条件，利用excel强大的迭代及数据整理功能，对所建理论模型进行计算。以两种不同结构设计计算为例, 利用计算数据对比分析了结构的利弊，说明了结构优化的方向及过程,为螺旋管式换热器的设计和改造提供了理论依据和工程实例。
【关键词】：螺旋管换热器；设计方法;结构优化对比分析;压降;传热
1 引言
本文所述高压冷却器，负责在核主泵正常轴封注入水供应中断时，将来自主泵叶轮出口处的290℃，17MPa的高温高压反应堆冷却剂冷却，使其温度降到50℃以下供主轴密封使用。所以高压冷却器除了需要具备较高的传热性能外，还必须同时具备结构紧凑，承受高压，压降小，能克服管子的热应力,较好的阻力特性及使用寿命长等特点。
缠绕管式换热器作为一种新型高效紧凑管壳式换热器，因可同时具备以上特性，尤其可承受高压,一直广受学者关注。一般的板翅式换热器可以在操作压力小于4MPa的情况下工作，而绕管换热器可以承受20MPa的工作压力[1]。螺旋管管内流动传热研究表明，螺旋管节距、曲率和雷诺数以及轴向不同截面上平均努谢尔特数对螺旋管的传热性能均有影响，并研究了各个参数的影响规律[2~3]。壳侧流动研究表明，管束的排列方式及横、纵向管间距都可能对换热均有影响[4]。
从以上研究便可看出，绕管式换热器流动及换热机理及其复杂。管程参数：如管径、缠绕直径、缠绕角度、缠绕圈数等。壳侧参数：如不同排列方式导致的轴向管间距、邻层管间的切向距离、轴向相对距离等均对传热性能均有很大影响。不仅如此，对流换热过程的整体性还取决于速度场和温度场的分布特性即协同性[5]。
本文以1000MWe核电站主泵用缠绕管式高压冷却器为研究对象，从工程实际出发，对560KW螺旋管式换热器进行了实例设计计算及研究, 通过对比分析两种不同结构，说明设计优化方向，为高压多流体并管式缠绕管换热器的设计提供了计算基础。
作者：范业娇