反应堆一回路发生冷却剂泄漏事故时,含有放射性物质的高温液体会发生闪蒸。蒸汽不断在安全壳内积累,壳内压力升高。为避免高压破坏安全壳的完整性,可以利用过滤排放系统对混合气体进行水洗与过滤,去除含有放射性的气溶胶和碘,再将达到安全标准的混合气体排入环境,为安全壳降温降压。但文丘里水洗器中水洗液因吸收衰变热会蒸发减少,为使水洗器在无需人为干涉的情况下长期工作,特设计高效耐用的换热器冷凝部分“干净”的蒸汽,使凝液回流到水洗器,以保证整个系统回路持续运行。本文对自然循环条件下的空气冷却器进行结构设计。首先选取传热管(束)和封头基本结构,同时通过Matlab程序对水洗器进行热平衡计算,确定空气冷却器的设计换热量为195kW。在此基础上,针对市场上常见的几种不同规格的高频焊不锈钢翅片管,编辑程序,对换热器的流动传热耦合计算进行分析。调整传热管及管束排布参数,比较其对换热器性能的影响。确定合理的结构参数,使换热器附加风道的尺寸在可接受范围内,同时保证换热器主体体积尽量小。换热器设计完成后,取1/10传热管数组成小换热器作为样机。对样机主体及凝液罐进行设计,为实验分析做准备。此外,该部分利用Star-ccm+软件通过数值模拟的方法对样机封头进行细节上的设计。进口封头加入导流隔板和均流孔板使传热管间流量分配均匀,比较不同方案的均流效果,最终使管束流速分布偏差由5.19降低到1.9,计算模型流动压降仅为工作压力的0.925%;出口封头加入气水分离孔板使凝液得到回收,比较不同方案的凝液回收效果,给出了设计及安装建议。