BRPI0807624A2

BRPI0807624A2 - Placa de suporte de tubo de um gerador de vapor

Info

Publication number: BRPI0807624A2
Application number: BRPI0807624-3A
Authority: BR
Inventors: Itaru Muroya; Kengo Shimamura; Ryoichi Kawakami
Original assignee: Mitsubishi Heavy Ind Ltd
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2014-05-27
Also published as: AR064892A1; JP5072388B2; EP2123977A1; TW200905138A; EP2123977B1; CN101622495A; JP2008209063A; CA2677871A1; WO2008120487A1; US20100018687A1; EP2123977A4; CA2677871C

Description

“PLACA DE SUPORTE DE TUBO DE UM GERADOR DE VAPOR” CAMPO TÉCNICO

Esta invenção refere-se a uma placa de suporte de tubo de um gerador de vapor, que é projetada para ser capaz de diminuir uma perda de pressão e assegurar suficiente resistência.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Em uma instalação de energia nuclear de água pressurizada, água de resfriamento primária, aquecida em um reator nuclear (reator), é suprida a um gerador de vapor. No gerador de vapor, água de resfriamento secundária é aquecida pelo calor da água de resfriamento primária, para gerar vapor secundário. Este vapor secundário é suprido a uma turbina de vapor para girar a turbina de vapor, desse modo acionando um gerador elétrico.

A estrutura de um gerador de vapor 10, usado em uma instalação de energia nuclear de água pressurizada, ser explicado por referência à Fig. 5.

Como mostrado na Fig. 5, uma placa de tubo 12 é integralmente conectada a uma parte inferior de um tubo externo vertical 11 do gerador de vapor 10. Um tubo de vapor principal 13 e um tubo d’água de alimentação 14 são conectados a uma parte superior do tubo externo 11.

A placa de tubo 12 é um membro conformado em placa com uma grande espessura de parede e é disposta em um tal estado de modo a fechar a parte inferior do tubo externo 11. Muitos furos são formados na placa de tubo 12.

O espaço embaixo da placa de tubo 12 é separado em uma câmara de água lateral de alta temperatura 16 e uma câmara de água lateral de baixa temperatura 17 por uma placa de divisão 15.

Um tubo interno 18 é disposto dentro do tubo externo 11. Uma multiplicidade de tubos de transferência de calor conformados em U invertido

19 é disposta dentro do tubo interno 18. Embora esquematicamente mostrado no desenho, o número de tubos de transferência de calor 19 dispostos é muito grande. Estes tubos de transferência de calor 19 são arranjados em um estado verticalmente estendido e a extremidade superior de cada tubos de transferência de calor 19 é curvada em um formato de U invertido. Ambos as 5 extremidades, no lado inferior, de cada tubos de transferência de calor 19 são inseridos dentro de muitos furos formados na placa de tubo 12, fixadas por alargamento e conectadas à câmara de água lateral de alta temperatura 16 e à câmara de água lateral de baixa temperatura 17, respectivamente.

Além disso, as placas de suporte de tubo 20, estendendo-se em uma direção horizontal, são arranjadas em uma pluralidade de locais ao longo da direção da altura do tubo interno 18. Furos atravessantes, através dos quais os muitos tubos de transferência de calor 19 passam, são formados na placa de suporte de tubo 20. A placa de suporte de tubo 20 é usada para evitar vibração do tubo de transferência de calor 19 e manter espaçamento entre os tubos de transferência de calor 19. Isto é, uma vez que os muitos tubos de transferência de calor 19 passam através das placas de suporte de tubo 20, o espaçamento entre os tubos de transferência de calor 19 pode ser mantido e a vibração dos tubos de transferência de calor 19 pode ser evitada. Além disso, quando uma carga lateral atua, por exemplo, em um terremoto, esta carga lateral é suportada pelas placas de suporte de tubo 20.

Em uma parte superior do tubo externo 11, um separador de vapor 21 e um secador de vapor 22 são dispostos.

A água de resfriamento primária W1, aquecida em um reator, é suprida à câmara de água lateral de alta temperatura 16, escoada dentro dos tubos de transferência de calor 19, passada através da câmara de água lateral de baixa temperatura 17 e retomada para o reator.

Por outro lado, a água de resfriamento secundária W2 é suprida através do tubo de água de alimentação 14 para dentro de um espaço entre o tubo externo Ileo tubo interno 18 (o espaço é um tubo de descida) e então escoada para baixo dentro do tubo de descida. A água de resfriamento secundária W2 penetra no interior do tubo interno 18 pela extremidade inferior do tubo interno 18 e ascende dentro do tubo interno 18. Enquanto ascendendo e fluindo dentro do tubo interno 18, a água de resfriamento secundária W2 recebe calor da água de resfriamento primária W1, via os tubos de transferência de calor 19, para sofrer aquecimento. Assim, vapor S é produzido e este vapor S passa através do separador de vapor 21, do secador de vapor 22 e do tubo de vapor principal 13 para alimentação a uma turbina de vapor.

Na maneira acima descrita, com o vapor S sendo gerado, o nível de água H dentro do tubo de descida é mantido quase constante.

A Fig. 6 é uma vista em planta da placa de suporte de tubo 20, vista por cima. Muitos (por exemplo, diversos milhares) de furos atravessantes 20a são formados em uma parte central da placa de suporte de tubo 20 (no desenho, a parte central é uma parte hachurada com traços cruzados).

Até agora, o formato do furo atravessante 20a foi um formato de três folhas (o formato de um trevo), como mostrado na Fig. 7. Na Fig. 7 somente dois dos furos atravessantes 20a são mostrados, porém realmente a placa de suporte de tubo 20 é colocada com os furos atravessantes 20a de um tal formato de três folhas arranjado longitudinal e transversalmente em um padrão de treliça.

O furo atravessante 20a realiza a função de suportar o tubo de transferência de calor 19 e a função de um trajeto de fluxo para escoar a água de resfriamento secundária Weo vapor S ascendendo e passando dentro do tubo interno 18.

Documento de Patente 1 - Publicação de Patente Não- examinada Japonesa No. 1991-255892.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO Problemas a serem resolvidos pela invenção

Se uma perda de pressão, que ocorre durante a passagem da água de resfriamento secundária W2 e vapor S através dos furos atravessantes 20a da placa de suporte de tubo 20, for grande, a instabilidade do nível de água H dentro da parte de tubo de descida aumenta.

Se o nível de água H dentro da parte de tubo de descida tomar- se tão instável que a altura do nível de água oscila, a água alcança o separador de vapor 21, diminuindo a eficiência do gerador de vapor 10.

Assim, é necessário diminuir a perda de pressão na placa de suporte de tubo 20. Se a área de furo do furo atravessante 20a for aumentada para diminuir a perda de pressão, entretanto, a resistência da placa de suporte de tubo 20 diminui.

Se o gerador de vapor 10 for submetido a uma carga lateral pesada por um terremoto, por exemplo, a carga lateral é imposta na placa de suporte de tubo 20 também. Se, nesta ocasião, a resistência compressiva em plano da placa de suporte de tubo 20 for baixa, o furo atravessante 20a pode 15 colapsar e sua borda pode tocar o tubo de transferência de calor 19, desse modo deformando (avariando) o tubo de transferência de calor 19. Para evitar a ocorrência de tal evento, a placa de suporte de tubo 20 precisa ter uma certa resistência em plano.

A presente invenção foi realizada à luz da técnica anterior

r

acima descrita. E um objetivo da invenção prover uma placa de suporte de tubo de um gerador de vapor envolvendo uma pequena perda de pressão e tendo suficiente resistência.

Meios para Resolver os Problemas

A presente invenção, configurada para resolver os problemas acima, é uma placa de suporte de tubo de um gerador de vapor, que é disposta dentro do gerador de vapor e tem muitos furos atravessantes formados nela para passagem de tubos de transferência de calor, em que

um formato de furo do furo atravessante ser um formato hexagonal e cada outro lado dos lados formando o formato hexagonal tem uma protuberância formada na mesma, a protuberância projetando-se para o centro do tubo de passagem, e

um arranjo dos furos atravessantes ser de modo que muitas fileiras horizontais dos furos atravessantes serem disposta em paralelo, cada 5 fileira horizontal incluindo os furos atravessantes dispostos em uma linha reta com um passo constante, e que as posições dos furos atravessantes dispostos em cada fileira horizontal dos furos atravessantes serem mudadas em metade do passo das correspondentes posições dos furos atravessantes dispostos na fileira horizontal adjacente dos furos atravessantes.

A placa de suporte de tubo é também caracterizada pelo fato

de que as partes extremas dos lados serem curvadas.

Efeitos da Invenção

De acordo com a presente invenção, o formato de furo do furo atravessante ser um formato hexagonal e o arranjo dos furos atravessantes ser 15 um arranjo chamado de favo. Assim, a área do furo atravessante pode ser aumentada para diminuir a perda de pressão, em comparação com a técnica anterior, e a resistência em plano pode ser tomada igual àquela da técnica anterior.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Fig. 1 é uma vista em planta mostrando uma placa de

suporte de tubo de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

A Fig. 2 é uma vista em planta mostrando furos atravessantes formados na placa de suporte de tubo da presente forma de realização.

A Fig. 3 é uma vista em planta mostrando os furos atravessantes formados na placa de suporte de tubo da presente forma de realização.

A Fig. 4(a) é uma vista de distribuição de tensão, em que carga compressiva é imposta na placa de suporte de tubo tendo os furos atravessantes de um formato de três folhas (formato de trevo). A Fig. 4(b) é uma vista de distribuição de tensão, em que a carga compressiva é imposta na placa de suporte de tubo tendo os furos atravessantes de um formato hexagonal.

A Fig. 5 é um desenho configuracional mostrando um gerador

de vapor.

A Fig. 6 é uma vista em planta mostrando uma placa de suporte de tubo convencional.

A Fig. 7 é uma vista em planta mostrando furos atravessantes formados na placa de suporte de tubo convencional.

Descrição dos Numerais e Símbolos

Gerador de vapor 11 Tubo externo 12 Placa de tubo 13 Tubo de vapor principal 14 Tubo de água de alimentação Placa divisória 16 Câmara de água lateral de alta temperatura 17 Câmara de água lateral de baixa temperatura 18 Tubo interno 19 Tubo de transferência de calor Placa de suporte de tubo 20a Furo atravessante 21 Separador de vapor 22 Secador de vapor Wl r Agua de resfriamento primária W2 r Agua de resfriamento secundária S Vapor 100 Furo atravessante 101 a 106 Lado 100a, 100b, 100c Protuberância 200 Placa de suporte de tubo

210 Tubo de transferência de calor

L Ligamento

MELHOR MODO DE REALIZAR A INVENÇÃO

O melhor modo de realizar a presente invenção será agora descrito em detalhes, com base em uma forma de realização.

Forma de Realização

A Fig. 1 é uma vista em planta de uma placa de suporte de tubo 200 de acordo com a forma de realização, que é vista por cima. Muitos (por exemplo, diversos milhares) tendo pasta de procurador número 100 são formados em uma parte central da placa de suporte de tubo 200 (na Fig. 1, a parte central é uma parte hachurada com traços cruzados).

A placa de suporte de tubo 200 é disposta em uma estado horizontal dentro de um gerador de vapor tendo a mesma estrutura que aquela mostrada na Fig. 5. Os tubos de transferência de calor 210 passam através dos furos atravessantes 100 em uma direção vertical.

O numeral “100” é usado para mostrar o furo atravessante em uma maneira genérica. Quando os respectivos furos atravessantes são mostrados em uma maneira distinguida, valores numéricos centesimais, tais como os numerais “110, 120,.... são usados para explicação.

O formato do furo atravessante 100 é um formato hexagonal, como mostrado na Fig. 2. Isto é, o formato do furo do furo atravessante 100 é um formato hexagonal circundado por seis lados, 101, 102, 103, 104, 105 e

106. Além disso, partes extremas opostas dos respectivos lados, 101, 102, 103, 104, 105 e 106, são curvadas e partes dos lados adjacentes conectados entre si são em um formato curvado (um formato curvado convexo em direção à periferia externa, como visto pelo centro do furo).

Dos seis lados 101, 102, 103, 104, 105 e 106, os lados alternados 102, 104 e 106 têm protuberâncias 100a, 100b e 100c formadas neles, que se projetam em direção ao centro do furo atravessante 100 (isto é, em direção ao tubo de transferência de calor 210). As respectivas protuberâncias 100a, 100b e 100c são formadas em partes intermediárias dos lados 102, 104 e 106 e realizam a função de manter vão livre com respeito ao tubo de transferência de calor 210 e a função de suportar o tubo de transferência de calor 210.

Além disso, o espaço entre o furo atravessante 100 e a superfície de periferia externa do tubo de transferência de calor 210 define um trajeto de fluxo para água de resfriamento secundária e vapor.

Em seguida, o arranjo dos furos atravessantes 100 será explicado por referência à Fig. 3.

Como mostrado na Fig. 3, os furos atravessantes 111, 112, 113, 114, 115... são arranjados em uma linha reta com um passo constante, para constituírem uma fileira longitudinal 110 dos furos atravessantes, os furos atravessantes 121, 122, 123, 124, 125... são arranjados em uma linha reta com um passo constante, para constituírem uma fileira longitudinal 120 dos furos atravessantes e os furos atravessantes 131, 132, 133, 134, 135... são dispostos em uma linha reta com um passo constante, para constituírem uma fileira longitudinal 130 dos furos atravessantes.

Uma multiplicidade de tais fileiras longitudinais 1110, 120,

130... dos furos atravessantes são arranjados em paralelo.

As posições dos furos atravessantes arranjados em cada fileira horizontal dos furos atravessantes são deslocados, ao longo da direção do arranjo de linha reta dos furos atravessantes (isto é, direção a), por uma metade do passo a partir das posições correspondentes dos furos atravessantes arranjados na fileira horizontal adjacente dos furos atravessantes.

Por exemplo, os furos atravessantes 111, 112, 113, 114,

115...da fileira longitudinal 110 dos furos atravessantes e os furos atravessantes 121, 122, 123, 124, 125...da fileira longitudinal 120 dos furos atravessantes são arranjados, deslocados por uma metade do passo, com relação à direção a.

O mesmo arranjo deslocado é comum às outras fileiras longitudinais adjacentes dos furos atravessantes.

Continuadamente, os furos atravessantes 100 estão em um arranjo alveolar (arranjo triangular). O arranjo triangular refere-se, por exemplo, a um arranjo no qual os centros do furo dos furos atravessantes 111, 112 e 121 são conectados por linhas para formarem um triângulo.

De acordo com o arranjo alveolar (arranjo triangular) dos furos atravessantes 100, as posições do arranjo dos tubos de transferência de calor 210 são também fixadas.

Na presente forma de realização, o formato do furo do furo atravessante 100 é um formato hexagonal. Assim, a área do furo é tão larga que a perda de pressão foi diminuída com sucesso em cerca de 30%, em comparação com a técnica anterior (o formato de três folhas mostrado na Fig. 7).

Além disso, o estado do arranjo dos furos atravessantes 100 é o arranjo alveolar (arranjo triangular). Assim, tomou-se possível assegurar a mesma resistência em plano da placa de suporte de tubo 200 que aquela da técnica anterior.

Foi confirmado por análise empregando-se o método de elemento finito que a resistência da placa de suporte de tubo 200 poderia ser assegurada como descrito acima.

Os resultados da confirmação da resistência pelo método de elemento finito serão descritos empregando-se as Figs. 4 (a) e 4 (b).A Fig. 4

(a) é uma vista de distribuição de tensão, em que a carga compressiva é imposta na placa de suporte de tubo tendo os furos atravessantes de um formato de três folhas (formato de trevo) mostrado na Fig. 7. A Fig. 4 (b) é uma vista de distribuição de tensão em que a carga compressiva é imposta na placa de suporte de tubo tendo os furos atravessantes de um formato hexagonal mostrado na Fig. 2.

A Fig. 4 (a) mostra que, com os furos atravessantes do formato de três folhas (formato de trevo), ocorre deformação flexural nas partes A do desenho.

A Fig. 4 (b), por outro lado, mostra que, com os furos atravessantes do formato hexagonal, ocorre deformação flexural minimamente.

Como citado acima, os furos atravessantes do formato

hexagonal, aumentados na área de furo em comparação com os furos atravessantes do formato de três folhas (formato de trevo), foram impedidos de deformação flexural. Como resultado, foi confirmado que, mesmo quando o ligamento L mostrado na Fig. 2 foi tomado pequeno, resistência comparável 15 àquela do tipo de três folhas convencional (tipo trevo) foi obtido com sucesso. APLICABILIDADE INDUSTRIAL

A presente invenção pode ser aplicada não somente a uma placa de suporte de tubo empregada em um gerador de vapor, para uso em uma instalação de energia nuclear, mas também em placas de suporte de tubo empregadas em vários geradores de vapor, tendo muitos tubos de transferência de calor.

Claims

1. Placa de suporte de tubo de um gerador de vapor, que é disposta dentro do gerador de vapor e tem muitos furos atravessantes formados nela para passagem de tubos de transferência de calor, caracterizada pelo fato de: um formato de furo do furo atravessante ser um formato hexagonal e cada outro lado dos lados formando o formato hexagonal ter uma protuberância formada na mesma, a protuberância projetando-se para um centro do furo atravessante, e um arranjo dos furos atravessantes ser de modo que muitas fileiras horizontais dos furos atravessantes sejam dispostas em paralelo, cada fileira horizontal incluindo os furos atravessantes dispostos em uma linha reta com um passo constante, e aquelas posições dos furos atravessantes arranjados em cada fileira horizontal dos furos atravessantes serem mudadas em metade do passo das correspondentes posições dos furos atravessantes dispostos na fileira horizontal adjacente dos furos atravessantes.

2. Placa de suporte de tubo de um gerador de vapor de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de as partes extremas dos lados serem curvas.