CH637204A5

CH637204A5 - Heat exchanger for high temperatures and having a multiplicity of straight tube bundles

Info

Publication number: CH637204A5
Application number: CH279578A
Authority: CH
Inventors: Hans Ecker
Original assignee: Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh
Priority date: 1977-03-17
Filing date: 1978-03-15
Publication date: 1983-07-15
Also published as: DE2711545C2; DE2711545A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für hohe Temperaturen gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to a heat exchanger for high temperatures according to the preamble of claim 1.

Bekannt ist die Verwendung von Geradrohr-Wärmetau-50 schern in Leichtwasserreaktoren zur Dampferzeugung. Hierbei arbeiten die Wärmetauscher bei einem niedrigen Temperaturniveau (ca. 300 °C), und die Wärmeübertragung erfolgt von dem innerhalb der Rohre strömenden heissen Medium, also dem Primärmedium oder Kühlmedium des Reaktors, im Längsstrom 55 auf das aussen an den Rohren entlangströmende sekundäre Medium. Die Geradrohre sind in plattierten Lochplatten eingesetzt, die als Sammler bzw. als Verteiler fungieren. Die Lochplatten sind aus Feinkornbaustahl hergestellt und weisen einen grossen Aussendurchmesser sowie grosse Wanddicken auf. so Bei grösseren Einheiten der Geradrohr-Wärmetauscher wird der Baudurchmesser nicht nur vom Querschnittsbedarf im aktiven Bereich, sondern auch von dem zusätzlich benötigten Platz für die Randbereiche der Sammler bzw. Verteiler bestimmt. Werden für die genannten Wärmetauscher vollberohrte 65 Bündel zugrunde gelegt (d.h. die Bündel sind im Grundriss voll mit Rohren besetzt), so werden entweder kompakte Sammler oder Lochplatten verwendet, oder die Bündel müssen in Teilbereiche mit Einzelsammlern für jeden Bereich aufgeteilt werden. It is known to use straight tube heat exchanger 50 shears in light water reactors for steam generation. Here, the heat exchangers operate at a low temperature level (approx. 300 ° C), and the heat transfer takes place from the hot medium flowing inside the tubes, i.e. the primary medium or cooling medium of the reactor, in the longitudinal flow 55 to the secondary medium flowing outside the tubes. The straight tubes are used in plated perforated plates, which act as collectors or distributors. The perforated plates are made of fine-grain structural steel and have a large outside diameter and large wall thicknesses. so For larger units of straight tube heat exchangers, the construction diameter is determined not only by the cross-sectional area required in the active area, but also by the additional space required for the peripheral areas of the collectors or distributors. If 65 bundles with full pipes are used as the basis for the heat exchangers mentioned (i.e. the bundles are completely filled with pipes in the floor plan), either compact collectors or perforated plates are used, or the bundles must be divided into partial areas with individual collectors for each area.

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Im ersten Fall sind grosse Wanddicken erforderlich, die bei höheren Temperaturen, also beispielsweise beim Einsatz der Wärmetauscher in Hochtemperaturreaktoranlagen, zu Werkstoffproblemen und Wärmespannungsproblemen führen. Infolge der grösseren Temperaturtransienten können Feinkornstähle nicht mehr eingesetzt werden. Für hochwarmfeste Werkstoffe dagegen ist die Schmiedbarkeit nicht mehr gewährleistet. In the first case, large wall thicknesses are required, which lead to material problems and thermal stress problems at higher temperatures, for example when using the heat exchangers in high-temperature reactor plants. As a result of the larger temperature transients, fine-grain steels can no longer be used. However, forgeability is no longer guaranteed for high-temperature-resistant materials.

Bei Aufteilung der Bündel in Teilbereiche mit Einzelsammlern ergeben sich bei den Lochplatten grössere Randzonen, die zwangsläufig separate Leitmäntel für die erfassten Teilbereiche erfordern. Die Abdichtung der Spalte zwischen den Leitmänteln der einzelnen Teilbereiche stellt ein grosses Problem dar. Ein derartiger Wärmetauscher ist beispielsweise in der DE-OS 21 20 544 beschrieben. Die Einzelelemente, die einen runden oder polygonalen Querschnitt besitzen, sind von einem beidseitig offenen inneren Leitmantel umgeben. Alle Leitmäntel sind strömungsdicht in eine senkrecht zu ihnen verlaufende Platte eingesetzt, die ihrerseits ebenfalls strömungsdicht mit dem Gehäuse des Wärmetauschers verbunden ist. Interne Bypassströ-mungen werden hier zwar vermieden, aber die ungehinderte Ausdehnung der einzelnen Bereiche ist nicht gewährleistet. If the bundles are divided into sub-areas with individual collectors, the perforated plates have larger edge zones which inevitably require separate guiding jackets for the sub-areas covered. The sealing of the gaps between the guiding jackets of the individual sub-areas represents a major problem. Such a heat exchanger is described, for example, in DE-OS 21 20 544. The individual elements, which have a round or polygonal cross-section, are surrounded by an inner guide jacket that is open on both sides. All baffles are inserted in a flow-tight manner in a plate running perpendicular to them, which in turn is also connected in a flow-tight manner to the housing of the heat exchanger. Internal bypass flows are avoided here, but the unhindered expansion of the individual areas is not guaranteed.

Die Aufteilung der Rohrbündel in Einzelelemente mit separaten Leitmänteln bedeutet zudem wegen der verlorenen Zwischenräume eine Vergrösserung des Wärmetauscher-Quer-schnitts. Weitere Wärmetauscher mit einer grossen Anzahl von Einzelelementen, die mit ihrem inneren Leitmantel und den Rohrböden oder Lochplatten sogenannte Boxen bilden, sind aus den DE-OS 24 24 355,24 30 161 und 25 17 693 bekannt. The division of the tube bundle into individual elements with separate guiding sleeves also means an enlargement of the heat exchanger cross section due to the lost spaces. Further heat exchangers with a large number of individual elements, which form so-called boxes with their inner guide jacket and the tube plates or perforated plates, are known from DE-OS 24 24 355, 24 30 161 and 25 17 693.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der für den Einsatz bei hohen Temperaturen geeignet ist und eine kompakte Bauform aufweist. Starting from this prior art, it is an object of the present invention to provide a heat exchanger of the type described at the outset, which is suitable for use at high temperatures and has a compact design.

Diese Aufgabe wird gemäss dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst. This object is achieved in accordance with the characterizing part of patent claim 1.

Der erfindungsgemässe Wärmetauscher kann z.B. als Dampferzeuger oder Zwischenüberhitzer in den Primärkreisläufen von Hochtemperaturreaktoren verwendet werden. Sind die Rohre eines Rohrbündels im Grundriss beispielsweise in Dreiecksteilung angeordnet, so sind in einem Zwischenverteiler bzw. Zwischensammler sieben Dampferzeugerrohre zusammen-gefasst. Die grosse Zahl der Einzelrohre im Bündel (bei einem Geradrohr-Dampferzeuger in einer Hochtemperaturreaktoranlage sind es etwa 28 000 Rohre) wird hier also um den Faktor 7 reduziert, und es ist nicht mehr notwendig, die kompakten Rohrbündel in Einzelelemente aufzuspalten. Durch die niedrige H20-Geschwindigkeit im Bündel ist es hier sogar möglich, die gleiche Abmessung des Bündels bis zur Anschlussstelle an der Lochplatte beizubehalten, wodurch relativ kleine Lochplatten ausreichen. The heat exchanger according to the invention can e.g. can be used as a steam generator or reheater in the primary circuits of high-temperature reactors. If the tubes of a tube bundle are arranged in a triangular pattern, for example, seven steam generator tubes are combined in an intermediate distributor or intermediate collector. The large number of individual tubes in a bundle (in the case of a straight tube steam generator in a high-temperature reactor system, there are approximately 28,000 tubes) is reduced by a factor of 7 here, and it is no longer necessary to split the compact tube bundles into individual elements. Due to the low H20 speed in the bundle, it is even possible to keep the same dimension of the bundle up to the connection point on the perforated plate, which means that relatively small perforated plates are sufficient.

Der maximale Aussendurchmesser eines Zwischenverteilers bzw. Zwischensammlers ergibt sich für ein Bündel mit Dreiecksteilung aus der Beziehung The maximum outside diameter of an intermediate distributor or intermediate collector results for a bundle with triangular division from the relationship

D^2 • V3 ■ t—da = 3,46 t—da D ^ 2 • V3 ■ t — da = 3.46 t — da

Hierzu bedeuten: Here mean:

D = Aussendurchmesser des Zwischenverteilers bzw. Zwischensammlers t = Rohrleitungsabstand da = Aussendurchmesser des Einzelrohres D = outer diameter of the intermediate distributor or intermediate collector t = pipe spacing da = outer diameter of the individual pipe

Das kleinstmögliche Teilungsverhältnis ergibt sich aus der Beziehung The smallest possible division ratio results from the relationship

3,46t — da =5 V2t + da 3.46t - da = 5 V2t + da

Die enge Anordnung der Zwischenverteiler bzw. Zwischensammler lässt sich durch die Versetzung der benachbarten Zwischenverteiler bzw. Zwischensammler in mindestens drei verschiedenen Ebenen erreichen. Auf diese Weise kann eine ununterbrochene Dreiecksteilung im Bündel beibehalten werden. The close arrangement of the intermediate distributors or intermediate collectors can be achieved by moving the neighboring intermediate distributors or intermediate collectors in at least three different levels. In this way an uninterrupted triangle division in the bundle can be maintained.

5 Der Einsatz des erfindungsgemässen Wärmetauschers in den Primärkreisläufen von Hochtemperaturreaktoren ist überall dort möglich, wo die Volumenströme der innen und aussen strömenden Medium starke Unterschiede aufweisen. Dies ist der Fall bei Dampferzeugern und Zwischenüberhitzern, bei Vor-io und Zwischenkühlern in mit Heliumturbinen gekoppelten Hochtemperaturreaktoren sowie bei den Kühlern von Nachwär-meabfuhrsystemen. In diesen Wärmetauschern werden die zulässigen Strömungsgeschwindigkeiten des in den Rohren strömenden Mediums im Bündelbereich nicht ausgeschöpft, wo-15 durch eine Querschnittsreduzierung durch Zwischenverteiler auf der Ein- und Zwischensammler auf der Austrittsseite des sekundären Mediums möglich ist. Die Abmessungen der Lochplatten an den beiden Bündelenden können somit wesentlich kleiner gehalten werden als bei direkt an die Heizfläche an-20 schliessenden Lochplatten. Dies hat zusätzlich den Vorteil, dass kleinere Lochplatten eine geringere Empfindlichkeit gegenüber Temperaturtransienten aufweisen, wie sie beispielsweise beim An- und Abfahren der Reaktoranlagen auftreten. 5 The use of the heat exchanger according to the invention in the primary circuits of high-temperature reactors is possible wherever the volume flows of the medium flowing inside and outside differ greatly. This is the case with steam generators and reheaters, with pre-io and intercoolers in high-temperature reactors coupled with helium turbines and with the coolers of after-heat removal systems. The permissible flow velocities of the medium flowing in the tubes in the bundle area are not exhausted in these heat exchangers, where it is possible to reduce the cross-section by means of intermediate distributors on the inlet and intermediate collectors on the outlet side of the secondary medium. The dimensions of the perforated plates at the two bundle ends can thus be kept much smaller than in the case of perforated plates directly connecting to the heating surface. This has the additional advantage that smaller perforated plates have a lower sensitivity to temperature transients, such as occur, for example, when starting up and shutting down the reactor plants.

Neben der kompakten Bauform der in Zwischenverteilern 25 und Zwischensammlern zusammengefassten Geradrohrbündel wirkt sich noch vorteilhaft aus, dass die Bündel in kürzeren Zeiten gefertigt werden können als Bündel, die nur eine Lochplatte auf jeder Seite besitzen. Ausserdem ist kein Biegen der Rohre vor dem Eintritt in den Sammler erforderlich. In addition to the compact design of the straight tube bundles combined in intermediate distributors 25 and intermediate collectors, it is also advantageous that the bundles can be produced in shorter times than bundles which have only one perforated plate on each side. In addition, it is not necessary to bend the pipes before entering the collector.

3o Die Wärmetauscher-Bündel können noch kompakter ausgebildet werden, wenn die gegeneinander versetzt angeordneten Zwischenverteiler bzw. Zwischensammler sich im Grundriss überdecken. 3o The heat exchanger bundles can be made even more compact if the intermediate distributors or intermediate collectors, which are offset with respect to one another, overlap in the floor plan.

Vorzugsweise sind die Einzelrohre an dem ihnen zugewand-35 ten Teil der Zwischenverteiler bzw. Zwischensammler ange-schweisst bzw. in diesen eingeschweisst oder eingelötet und sind die weiterführenden Rohre jeweils an dem anderen Teil der Zwischenverteiler bzw. Zwischensammler angeschweisst. Der Durchmesser der weiterführenden Rohre ist vorzugsweise so 40 bemessen, dass alle Schweissnähte gut von innen besichtigt werden können. Nach einem in den letzten Jahren erfolgreich angewandten Schweissverfahren können die Einzelrohre von innen an den betreffenden Teil des Zwischenverteilers bzw. Zwischensammlers angeschweisst werden, wobei sie nicht direkt, sondern 45 über kurze Stutzen mit der Schale verbunden sind. Das An-schweissen der Einzelrohre von aussen ist natürlich ebenfalls möglich. The individual pipes are preferably welded to the part of the intermediate distributor or intermediate collector facing them, or welded or soldered into it, and the further pipes are each welded to the other part of the intermediate distributor or intermediate collector. The diameter of the further pipes is preferably dimensioned so that all weld seams can be inspected well from the inside. After a welding process that has been successfully used in recent years, the individual pipes can be welded from the inside to the relevant part of the intermediate distributor or intermediate collector, whereby they are not directly connected to the shell, but 45 via short sockets. It is of course also possible to weld on the individual pipes from the outside.

Vorteilhaft ist es, die beiden Teile der Zwischenverteiler und Zwischensammler als Pressteile oder Gesenkschmiedestük-50 ke herzustellen, da sich auf diese Weise die Fertigung sehr wirtschaftlich durchführen lässt. Besonders bei Geradrohrbündeln für hohe Drücke und hohe Temperaturen mit extrem kleiner Rohrteilung wirkt sich eine solche Herstellungsweise günstig aus. Ein positiver Effekt tritt auch bereits dann ein, wenn nur 55 die den Einzelrohren zugekehrten Schalenteile als Gesenkschmiedestücke vorgefertigt oder aus einem vollen Stück spangebend bearbeitet sind. It is advantageous to manufacture the two parts of the intermediate distributor and intermediate collector as pressed parts or drop-forged pieces, since this enables the production to be carried out very economically. Such a production method has a particularly favorable effect in the case of straight tube bundles for high pressures and high temperatures with an extremely small tube pitch. A positive effect already occurs when only 55 of the shell parts facing the individual tubes are prefabricated as drop forgings or machined from one piece.

Die Fertigung der Zwischenverteiler und Zwischensammler wird z.B. in folgenden Schritten vorgenommen: 1. Vorfertigen 60 der den Einzelrohren zugewandten Schalenteile (und der anderen Schalenteile) als Pressteil, 2. Anschweissen der Einzelrohre nach Fertigstellung von Einzelpaketen oder des Gesamtbündels (nach Aufsetzen der Rohrhalterungen usw.), 3. Prüfen der Schweissnähte, 4. Anschweissen der den Einzelrohren zuge-65 wandten Schalenteile an die anderen Schalenteile, 5. Prüfen der Schweissnähte. The manufacture of intermediate distributors and intermediate collectors is e.g. in the following steps: 1. Prefabricate 60 of the shell parts facing the individual tubes (and the other shell parts) as a pressed part, 2.Weld on the individual tubes after the completion of individual packages or the entire bundle (after fitting the tube brackets etc.), 3.Check the weld seams, 4. welding the shell parts facing the individual tubes to the other shell parts, 5. checking the weld seams.

Für die Zwischenverteiler und Zwischensammler sind mehrere Bauformen möglich. So können die beiden Teile derselben Several designs are possible for the intermediate distributors and intermediate collectors. So the two parts can be the same

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als Halbkugelschalen ausgebildet sein, wobei die beiden Halbkugeln den gleichen Radius aufweisen, oder die genannten Teile können als kugelige Schalen mit verschiedenen Radien ausgebildet sein, wobei die beiden Schalen durch eine Torusschale miteinander verbunden sind. be designed as hemispherical shells, the two hemispheres having the same radius, or the parts mentioned can be designed as spherical shells with different radii, the two shells being connected to one another by a toroidal shell.

Der den Einzelrohren zugewandte Teil der Zwischenverteiler und Zwischensammler weist vorzugsweise eine vieleckige, z.B. quadratische Querschnittsform auf, die bis zum Anschluss an den zugehörigen anderen Teil in Kreisform übergeht. Quadratische Querschnittsform wird für den erstgenannten Teil zweckmässigerweise dann gewählt, wenn die Bündel eine quadratische Rohrteilung aufweisen. Analog der Dreiecksteilung, bei der sieben Rohre eines Bündels zu einem Zwischenverteiler bzw. Zwischensammler zusammengefasst sind, treten hier jeweils vier Rohre in einen Zwischenverteiler bzw. Zwischensammler sein. Der maximale Aussendurchmesser des Zwischenverteilers bzw. Zwischensammlers ergibt sich in diesem Fall zu The part of the intermediate distributors and intermediate collectors facing the individual tubes preferably has a polygonal, e.g. square cross-sectional shape, which changes into a circular shape until it is connected to the associated other part. Square cross-sectional shape is expediently chosen for the first-mentioned part if the bundles have a square tube pitch. Analogous to the triangular division, in which seven tubes of a bundle are combined to form an intermediate distributor or intermediate collector, here four tubes enter an intermediate distributor or intermediate collector. In this case, the maximum outside diameter of the intermediate distributor or intermediate collector results

D f= 2 • V2Ï5 ■ t—da = 3,16 t—da und für das kleinstmögliche Teilungsverhältnis besteht die Beziehung D f = 2 • V2Ï5 ■ t — da = 3.16 t — da and the relationship exists for the smallest possible division ratio

3,16t-da^V2 • t+da 3.16t-da ^ V2 • t + da

Auch hier wird durch Anordnung benachbarter Zwischenverteiler bzw. Zwischensammler in verschiedenen Ebenen eine ununterbrochene Quadratteilung im Bündel erreicht. Here, too, an uninterrupted square division in the bundle is achieved by arranging adjacent intermediate distributors or intermediate collectors in different levels.

Es sind noch andere Rohrteilungen im Bündel möglich; beispielsweise können die Rohre auf konzentrischen Teilkreisen um die Wärmetauscherachse und auf Radialstrahlen angeordnet sein, so dass sich eine trapezförmige Rohrteilung ergibt. Auch hier können jeweils vier Einzelrohre in einem Zwischenverteiler bzw. Zwischensammler zusammengefasst werden. Other pipe divisions in the bundle are possible; for example, the tubes can be arranged on concentric pitch circles around the heat exchanger axis and on radial jets, so that a trapezoidal tube division results. Here, too, four individual pipes can be combined in an intermediate distributor or intermediate collector.

Die den Einzelrohren abgewandten Teile der Zwischenverteiler und Zwischensammler weisen vorzugsweise eine runde Querschnittsform auf und sind z.B. kugelförmig oder besser halbkugelförmig ausgebildet. Bei manchen Anwendungsbeispielen des erfindungsgemässen Wärmetauschers kann es aber auch zweckmässig sein, diese Teile als Kegelschalen auszubilden, an die sich jeweils das weiterführende Rohr anschliesst. The parts of the intermediate distributors and intermediate collectors facing away from the individual tubes preferably have a round cross-sectional shape and are e.g. spherical or better hemispherical. In some application examples of the heat exchanger according to the invention, however, it may also be expedient to design these parts as conical shells, to which the further pipe is connected in each case.

Um den Durchmesser der Zwischenverteiler und Zwischensammler zu reduzieren und damit einen noch kompakteren Aufbau der Geradrohrbündel zu erreichen, können die Zwischenverteiler und Zwischensammler im Bereich der ringförmigen Anschlussstelle ihrer beiden Teile spangebend bearbeitet sein. Durch diese Massnahme kann auch eine gewisse Verschiebbarkeit der Zwischenverteiler und Zwischensammler erzielt werden, wenn der Abstand derselben unverändert bleibt. In order to reduce the diameter of the intermediate distributors and intermediate collectors and thus to achieve an even more compact construction of the straight tube bundle, the intermediate distributors and intermediate collectors can be machined in the area of the annular connection point of their two parts. This measure can also achieve a certain displaceability of the intermediate distributors and intermediate collectors if the distance between them remains unchanged.

Wenn die vorhandene Bauhöhe gross genug ist und die Strömungsgeschwindigkeit des sekundären Mediums es zulässt, können bei jedem Geradrohrbündel auf der Eintritts- und der Austrittsseite des sekundären Mediums mehrere Stufen von Zwischenverteilern bzw. Zwischensammlern vorgesehen sein. Ist z.B. in der ersten Stufe eine Reduktion der Rohrzahl um den Faktor 7 erfolgt, so kann in einer weiteren Stufe nochmals eine Herabsetzung der Rohrzahl um den gleichen Faktor vorgenommen werden und so fort. If the existing height is large enough and the flow rate of the secondary medium allows it, several stages of intermediate distributors or intermediate collectors can be provided for each straight tube bundle on the inlet and outlet sides of the secondary medium. Is e.g. in the first stage the number of tubes is reduced by a factor of 7, in a further stage the number of tubes can be reduced again by the same factor and so on.

Gemäss einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung können bei einem Wärmetauscher, bei dem die Zuführung und Abführung des sekundären Mediums auf der gleichen Stirnseite des Wärmetauschers erfolgt, die Zwischenverteiler und Zwischensammler jedes Bündels auf dieser Stirnseite auf verschiedenen horizontalen Ebenen angeordnet und auf der dieser Stirnseite abgewandten Seite des Wärmetauschers aus zwei trogähnlichen Schalen gebildete Umkehrsammler angeordnet sein, die jeweils einem nebeneinanderliegenden Zwischenverteiler und Zwischensammler zugeordnet sind. In jeden dieser According to an advantageous further development of the invention, in a heat exchanger in which the supply and removal of the secondary medium takes place on the same end face of the heat exchanger, the intermediate distributors and intermediate collectors of each bundle can be arranged on this end face on different horizontal planes and on the side of the heat exchanger facing away from this end face The heat exchanger can be arranged from two trough-like shells, which are each assigned to an adjacent intermediate distributor and intermediate collector. In each of these

Umkehrsammler münden dann die aus dem zugeordneten Zwischenverteiler und Zwischensammler austretenden Einzelrohre ein, wobei die von dem Zwischenverteiler ausgehenden Einzelrohre in entgegengesetzter Richtung von dem sekundären Me-" 5 dium durchströmt werden wie die zu dem Zwischensammler führenden Einzelrohre. Vorzugsweise überdeckt der Querschnitt jedes Umkehrsammlers die Querschnitte des zugeordneten Zwischenverteilers und Zwischensammlers. Die Umkehrsammler treten somit an die Stelle von U-förmig gebogenen io Rohren, die üblicherweise bei solchen Wärmetauschern verwendet werden und die infolge hoher Wärmedehnungsdifferenzen oft mit grossen Bögen versehen sein müssen. Reverse collectors then open into the individual tubes emerging from the assigned intermediate distributor and intermediate collector, the secondary tubes flowing out of the intermediate distributor being flowed through in the opposite direction by the secondary medium like the individual tubes leading to the intermediate collector. The cross section of each reverse collector preferably covers the cross sections of the associated intermediate distributor and intermediate collector The reversible collectors therefore take the place of U-shaped bent tubes which are usually used in such heat exchangers and which often have to be provided with large bends due to high thermal expansion differences.

Die bei derartig gebogenen Verbindungsrohren auftretenden Spannungsprobleme sowie der grössere Platzbedarf werden i5 durch die Umkehrsammler vermieden. The voltage problems that occur with such bent connecting pipes and the larger space requirement are avoided i5 by the reversing collector.

Die einem Umkehrsammler zugeordneten Zwischenverteiler und Zwischensammler sind hinsichtlich des in den Rohren strömenden Mediums hintereinandergeschaltet. Da das äussere Medium nur in einer Richtung strömt, handelt es sich hier also 20 in Bezug auf die Wärmeübertragung um einen Wärmeaustauscher, bei dem - im Grundriss gesehen - Gleichstrom- und Ge-genstromelemente gleichmässig gemischt sind. The intermediate distributors and intermediate collectors assigned to a reversal collector are connected in series with respect to the medium flowing in the tubes. Since the outer medium only flows in one direction, this means that 20 is a heat exchanger in terms of heat transfer, in which - seen in the floor plan - direct current and counter current elements are evenly mixed.

Diese Umkehrsammler eignen sich nur für quadratische Rohrteilung, falls keine Gassen zwischen den einzelnen Ele-25 menten vorhanden sein dürfen. Wird eine andere Rohrteilung gewählt, d.h. sind solche Gassen zugelassen, so muss jedes Element mit einem separaten Leitmantel umgeben sein. Anwendungsmöglichkeiten für die Umkehrsammler ergeben sich für die Zwischenüberhitzer von in Hochtemperaturreaktoranlagen 30 befindlichen Dampferzeugern sowie für die Hilfswärmetauscher von in einer gleichen Anlage angeordneten Nachwärmeabfuhr-systemen. These reversible collectors are only suitable for square pipe division if there are no lanes between the individual elements. If a different pipe pitch is selected, i.e. if such alleys are permitted, each element must be surrounded by a separate guiding jacket. Possible applications for the reversible collectors arise for the reheaters of steam generators located in high-temperature reactor systems 30 and for the auxiliary heat exchangers of post-heat removal systems arranged in the same system.

Vorteilhafterweise sind an den Umkehrsammlern an der den Einzelrohren abgewandten Seite Stutzen angebracht, die 35 mit einer Tragkonstruktion für die Geradrohrbündel in Verbindung stehen. Die Umkehrsammler werden somit als Aufhängeoder Auf lagerfestpunkt benutzt, wobei das Gleichstrom- und das Gegenstromelement jedes Umkehrsammlers (d.h. die in Richtung bzw. Gegenrichtung zum äusseren Medium durch-40 strömten Einzelrohre mit dem anschliessenden Zwischenverteiler bzw. Zwischensammler) sich unabhängig voneinander in Achsenrichtung dehnen können. Eine Auflagerung oder Aufhängung der Geradrohrbündel sowohl an dem Eintritts- als auch an dem Austrittsstrang des sekundären Mediums ist nur 45 bei sehr geringen Temperaturdifferenzen der beiden im Wärmeaustausch befindlichen Medien denkbar. Eine Auflagerung oder Aufhängung nur an dem Eintritts- oder dem Austrittsstrang dürfte wegen der Aussermittigkeit des betreffenden Stranges nur in wenigen Einzelfällen möglich sein. Advantageously, nozzles are attached to the reversing collectors on the side facing away from the individual tubes, which are connected to a support structure for the straight tube bundles. The reversing collectors are thus used as suspension or fixed reference points, whereby the direct current and countercurrent elements of each reversing collector (i.e. the individual pipes flowing through in the direction or opposite direction to the external medium with the subsequent intermediate distributor or intermediate collector) can expand independently of one another in the axial direction . A support or suspension of the straight tube bundles both at the inlet and at the outlet strand of the secondary medium is only conceivable at very small temperature differences between the two media in heat exchange. A support or suspension only on the entry or the exit strand should only be possible in a few individual cases because of the eccentricity of the strand concerned.

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Die Umkehrsammler können - wie die Zwischenverteiler und Zwischensammler - in drei verschiedenen, senkrecht zur Achse des Wärmetauschers liegenden Ebenen derart angeordnet sein, dass benachbarte Umkehrsammler gegeneinander ver-55 setzt sind und sich im Grundriss überdecken. Dies erlaubt einen kompakten Aufbau des Geradrohrbündels, wobei die Umkehrsammler so nahe aneinander gerückt werden können, dass ein Geradrohrbündel ohne Gassen entsteht. The reverse collectors - like the intermediate distributors and intermediate collectors - can be arranged in three different levels perpendicular to the axis of the heat exchanger in such a way that adjacent reverse collectors are offset from one another and overlap in the floor plan. This allows a compact construction of the straight tube bundle, whereby the reverse collectors can be moved so close to each other that a straight tube bundle is formed without lanes.

Die Umkehrsammler lassen sich auf diese Weise zu einer 60 kompakten Struktur mit beliebiger Grundrissform, vorzugsweise jedoch zu einer Struktur mit kreisförmigem oder kreisringförmigem Grundriss zusammensetzen. In this way, the reversible collectors can be assembled to form a compact structure with any shape, but preferably to form a structure with a circular or annular shape.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Wärmetauschers sowie der Zwischen-65 Sammler schematisch dargestellt, bei denen es sich um zu dem Primärkreislauf einer Hochtemperaturreaktoranlage gehörende Komponenten handelt. Die Figuren zeigen im einzelnen: The drawing shows schematically several exemplary embodiments of the heat exchanger according to the invention and the intermediate collector, which are components belonging to the primary circuit of a high-temperature reactor system. The figures show in detail:

Fig. 1 einen Geradrohr-Dampferzeuger für einen heliumge- 1 shows a straight tube steam generator for a helium

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kühlten Hochtemperaturreaktor mit zwei Wärmenutzungskreis- dient als Vorwärmer, in den das Wasser mit ca. 190 °C eintritt, cooled high-temperature reactor with two heat utilization circuits - serves as a preheater into which the water enters at approx. 190 ° C,

läufen im Längsschnitt, während das Helium sich in dem Vorwärmer bis auf ca. 310 °C run in longitudinal section, while the helium is in the preheater up to approx. 310 ° C

Fig. 2 die Anordnung der Zwischensammler dieses abkühlt. Fig. 2, the arrangement of the intermediate collector cools this.

Dampferzeugers im Längsschnitt nach der Linie A-A der Fig. 3, In der Fig. 2 sind Ausbildung und Anordnung der Zwi- Steam generator in longitudinal section along the line A-A of FIG. 3. In FIG. 2, the design and arrangement of the intermediate

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie B-B der Fig. 2, 5 schensammler 15 dargestellt, die analog auch für die Zwischen- Fig. 3 shows a cross section along the line B-B of Fig. 2, 5 Schensammers 15, which is also analog for the intermediate

Fig. 4 eine andere Ausführungsform der Zwischensammler Verteiler 14 gelten. Jeder Zwischensammler 15 besteht aus zwei des Dampferzeugers der Fig. 1, zusammengeschweissten halbkugeligen Schalen 19 und 20 glei- Fig. 4 apply another embodiment of the intermediate collector manifold 14. Each intermediate collector 15 consists of two hemispherical shells 19 and 20 of the steam generator of FIG. 1 welded together.

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Zwischensammler chen Durchmessers, die als Pressteile oder Gesenkschmiede- 5 shows a further embodiment of the intermediate collectors of the diameter which are used as pressed parts or drop forges.

des Dampferzeugers der Fig. 1, stücke hergestellt sind. In die untere Schale 19 treten jeweils of the steam generator of Fig. 1, pieces are made. Step into the lower shell 19

Fig. 6 eine dritte Ausführungsform der Zwischensammler 10 sieben Einzelrohre 8 eines Geradrohrbündels 3 ein, die mit der sowie der Rohrteilung des Dampferzeugers der Fig. 1, Schale 19 bzw. mit an dieser Schale angesetzten Stutzen 21 6 shows a third embodiment of the intermediate collector 10, seven individual tubes 8 of a straight tube bundle 3, which are connected to and with the tube division of the steam generator of FIG. 1, shell 19 or with connecting piece 21 attached to this shell

Fig. 7 eine weitere Variante eines Zwischensammlers des verschweisst sind. An die obere Schale 20 jedes Zwischensamm- 7 shows a further variant of an intermediate collector which is welded. To the upper shell 20 of each intermediate collection

Dampferzeugers nach Fig. 1 im Längsschnitt nach der Linie lers 15 schliesst sich eines der nach oben weiterführenden Rohre 1 in longitudinal section along the line lers 15 closes one of the tubes continuing upwards

C-C der Fig. 8, 16 an, wobei die Rohre 16 an in den Schalen 20 befindlichen 8, 16, the tubes 16 being located in the shells 20

Fig. 8 einen Querschnitt nach der Linie D-D der Fig. 7, 15 Stutzen 22 angeschweisst sind. Die Achsen der Rohre 16, deren Fig. 8 is a cross section along the line D-D of Fig. 7, 15 nozzle 22 are welded. The axes of the tubes 16, the

Fig. 9 einen Teil der Heizfläche eines Zwischenüberhitzers oberes Ende mit einer der Lochplatten 17 verbunden ist, liegen in Geradrohrausführung mit Umkehrsammlern, parallel zu den Achsen der Einzelrohre 8. 9 a part of the heating surface of an intermediate superheater is connected at one end to one of the perforated plates 17, is in a straight tube design with reverse collectors, parallel to the axes of the individual tubes 8.

Fig. 10 einen Schnitt durch einen Umkehrsammler nach der Die Zwischensammler 15 sind in drei verschiedenen hori- 10 shows a section through a reverse collector according to the intermediate collectors 15 are in three different hori-

Linie E-E der Fig. 9, zontalen Ebenen I, II, III angeordnet, wobei benachbarte Zwi- Line E-E of Fig. 9, zontal levels I, II, III arranged, with adjacent intermediate

Fig. 11 die Ansicht F des in der Fig. 9 gezeigten Zwischen- 20 schensammler stets gegeneinander versetzt sind. Auf diese Wei- FIG. 11 the view F of the intermediate human collector shown in FIG. 9 is always offset from one another. In this way

überhitzer-Ausschnittes, se ist es möglich, durch das ganze Bündel hindurch eine unun- superheater cutout, it is possible to use the

Fig. 12 zwei Querschnitte durch die Fig. 9, die die Anord- terbrochene Rohrteilung beizubehalten. Bei dem beschriebenen nung der Zwischenverteiler, Zwischensammler und der Um- Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Dreiecksteilung, FIG. 12 shows two cross sections through FIG. 9 which maintain the broken pipe division. The described distribution of the intermediate distributors, intermediate collectors and the exemplary embodiment is a triangular division,

kehrsammler auf den verschiedenen horizontalen Ebenen wie aus der Fig. 3 zu erkennen ist. Aus dieser Figur geht hervor, Sweepers on the various horizontal levels as can be seen from Fig. 3. This figure shows

zeigen. 25 dass sich die versetzt angeordneten Zwischensammler 15 im demonstrate. 25 that the staggered intermediate collectors 15 in

Die Fig. 1 lässt einen Dampferzeuger in Geradrohrführung Grundriss überdecken, wodurch sich ein besonders kompakter und in stehender Anordnung erkennen, der zum Primärkreis- Aufbau der Geradrohrbündel 3 ergibt. Durch die in die Zwi- 1 has a steam generator in a straight pipe layout covering the floor plan, as a result of which a particularly compact and standing arrangement can be seen, which results in the primary pipe structure of the straight pipe bundle 3. By going into the

lauf eines heliumgekühlten Hochtemperaturreaktors gehört. Er schensammler 15 eingeschriebenen Ziffern I, II, III ist angedeu- heard of a helium-cooled high-temperature reactor. He Schensammler 15 inscribed digits I, II, III is indicated

besteht im wesentlichen aus einem Stahlbehälter 1, einem aus- tet, in welcher Ebene jeder Zwischensammler 15 angeordnet ist. seren Leitmantel 2, der Heizfläche mit einer Anzahl von Gerad- 30 Es ist klar ersichtlich, dass einander benachbarte Zwischen- consists essentially of a steel container 1, one in which level each intermediate collector 15 is arranged. seren mantle 2, the heating surface with a number of straight 30 It is clearly evident that adjacent intermediate

rohrbündeln 3, einem Tragrost 4 und einem Auflagerflansch 5. sammler stets in verschiedenen Horizontalebenen liegen. Pipe bundles 3, a support grid 4 and a support flange 5. Collectors are always in different horizontal planes.

Oberhalb der Heizfläche ist ein Zwischenboden 6 installiert, der Die Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Zwi- An intermediate floor 6 is installed above the heating surface, and FIG. 4 shows another embodiment of the intermediate

mit dem äusseren Leitmantel 2 verbunden ist. schensammler 15 und Zwischenverteiler 14 des in den Fig. 1 bis is connected to the outer guide jacket 2. Schensammler 15 and intermediate distributor 14 of the in Figs. 1 to

Ein Zentralrohr 7 führt vom Boden des Dampferzeugers 3 dargestellten Dampferzeugers. Es ist hier nur einer der Zwi- A central tube 7 leads from the bottom of the steam generator 3 shown steam generator. It's just one of the two

durch die gesamte Heizfläche hindurch. Durch dieses Zentral- 35 schensammler 15 gezeigt. Dieser besteht aus zwei kugelig aus- through the entire heating surface. Shown by this central collector 15. This consists of two spherical

rohr tritt das primäre Medium, also Helium, in den Dampfer- gebildeten Schalenteilen 23,24, die durch eine Torusschale 25 The primary medium, ie helium, enters the shell-shaped shell parts 23, 24 through a toroidal shell 25

zeuger ein und wird nach oben geführt, bis es an dem Zwischen- miteinander verbunden sind. Die beiden Schalenteile 23,24 the generator and is led upwards until it is connected to each other at the intermediate. The two shell parts 23.24

boden 6 umgelenkt wird. Darauf strömt es an den Einzelrohren weisen einen verschiedenen Radius auf. Unterhalb des Zwi- floor 6 is deflected. Then it flows on the individual pipes have a different radius. Below the middle

8 der Geradrohrbündel 3 entlang nach unten, wobei es seine schensammlers 15 ist ein Querschnitt durch die Einzelrohre 8 Wärme an das in den Einzelrohren 8 nach oben strömende Was- 40 dargestellt, die hier ebenfalls in Dreiecksteilung angeordnet ser als Sekundärmedium abgibt. In einem Ringspalt 9 zwischen sind. Es sind sieben Einzelrohre in einem Zwischensammler 15 8 along the straight tube bundle 3, whereby it is its collector 15 is a cross section through the individual tubes 8 to the heat flowing to the water flowing upward in the individual tubes 8, which also here arranged in a triangular distribution emits water as a secondary medium. Are in an annular gap 9 between. There are seven individual pipes in an intermediate collector 15

dem äusseren Leitmantel 2 und dem Stahlbehälter 1 wird das zusammengefasst, die an Stutzen 26 angeschweisst sind. Das This is summarized in the outer guide jacket 2 and the steel container 1, which are welded to the connecting piece 26. The

Helium wieder nach oben geleitet und tritt durch Öffnungen 10 weiterführende Rohr 16 ist an dem Schalenteil 24 ange- Helium is directed upwards again and passes through openings 10 further tube 16 is attached to the shell part 24

aus dem Dampferzeuger aus. schweisst. out of the steam generator. welds.

In dem kalottenförmigen Abschlussteil am Boden des Stahl- « In der Fig. 5 ist ein Zwischensammler 15 gezeigt, dessen behälters 1 sind mehrere Stutzen 11 eingesetzt, an die sich oberer Schalenteil 27 von einer kugeligen Form in eine Form (nicht gezeigte) Rohrleitungen für die Zuführung des Speise- mit sechseckigem Querschnitt übergeht. Der untere Schalenteil wassers anschliessen. Unmittelbar oberhalb der Stutzen 11 be- 28 weist durchgehend, also auch an der Anschlussstelle 29, finden sich jeweils einem Geradrohrbündel 3 zugeordnete einen sechseckigen Querschnitt auf. Aus dem unterhalb des Lochplatten 12, die das Speisewasser auf eine Anzahl von Roh- so Zwischensammlers 15 dargestellten Grundriss durch die Einzelren 13 verteilen, von denen jedes mit einem Zwischenverteiler röhre 8 ist zu erkennen, dass diese Rohre in Dreiecksteilung 14 in Verbindung steht. Die Zwischenverteiler 14 sind analog angeordnet sind. In the dome-shaped end part at the bottom of the steel- In Fig. 5, an intermediate header 15 is shown, the container 1, several nozzles 11 are used, to which the upper shell part 27 from a spherical shape into a shape (not shown) for the pipes Feeding of the food passes with a hexagonal cross section. Connect the lower part of the water. Immediately above the connecting pieces 11 and 28 continuously, ie also at the connection point 29, there are hexagonal cross sections each associated with a straight tube bundle 3. From the below the perforated plates 12, which distribute the feed water to a number of Roh- so intermediate collectors 15 floor plan through the individual 13, each of which with an intermediate distributor tube 8 can be seen that these tubes are in triangular division 14 in connection. The intermediate distributors 14 are arranged analogously.

den in der Fig. 2 näher erläuterten Zwischensammlern 15 aus- Der in der Fig. 6 gezeigte Zwischensammler 15 ist für einen gebildet, die unterhalb des Zwischenbodens 6 angeordnet sind. Dampferzeuger gedacht, der eine quadratische Rohrteilung be- the intermediate collectors 15 shown in FIG. 6 is formed for one, which are arranged below the intermediate base 6. Steam generator intended that a square pipe division

Aus den Zwischenverteilern 14 tritt das Wasser in die Einzel- 55 sitzt, wie aus dem dargestellten Querschnitt unterhalb des Zwi- The water flows from the intermediate distributors 14 into the individual 55, as shown in the cross section shown below the intermediate

rohre 8 ein und strömt in diesen nach oben bis in die Zwischen- schensammlers 15 ersichtlich ist. Dieser Rohrteilung ist der sammler 15. Durch von den Zwischensammlern 15 nach oben Zwischensammler 15 angepasst, dessen unterer Schalenteil 31 Pipes 8 and flows upwards into the intermediate collector 15. This pipe division is the collector 15. The intermediate collector 15 is adapted by the intermediate collector 15 upwards, the lower shell part 31

führende Rohre 16 gelangt das Wasser bzw. der in den Gerad- an der den Einzelrohren 8 zugewandten Seite einen quadrati- leading pipes 16 the water or in the straight on the side facing the individual pipes 8 a square

rohrbündeln 3 erzeugte Dampf zu Lochplatten 17, wobei jede sehen Grundriss aufweist, der bis zu dem Anschluss 32 an den dieser Lochplatten einem Geradrohrbündel zugeordnet ist. In «so oberen, halbkugelig ausgebildeten Schalenteil 30 in einen kreis- Pipe bundles 3 generated steam to perforated plates 17, each see floor plan, which is assigned to a straight tube bundle up to the connection 32 on the perforated plates. In «upper, hemispherical shell part 30 in a circular

dem oberen Abschlussteil des Stahlbehälters 1 sind weitere förmigen Querschnitt übergeht. Im Bereich des Anschlusses 32 the upper end part of the steel container 1 passes further shaped cross section. In the area of connection 32

Stutzen 18 an dem Behälter 1 angesetzt, die sich jeweils über ist der Zwischensammler 15 spangebend bearbeitet, um seinen den Lochplatten 17 befinden und an die sich den Dampf abfüh- Durchmesser zu reduzieren und damit eine engere Bündelung rende Leitungen anschliessen (nicht dargestellt). zu erreichen. Es sind vier Einzelrohre 8 in einem Zwischen- Stub 18 attached to the container 1, each of which is processed by the intermediate collector 15 to cut its perforated plates 17 and to which the steam dissipating diameter is reduced and thus a closer bundling of connecting lines (not shown). to reach. There are four individual tubes 8 in an intermediate

Das Helium tritt mit ca. 670 °C oben in die Dampferzeuger- 65 sammler 15 zusammengefasst. The helium enters the steam generator collector 65 at about 670 ° C. at the top.

Heizfläche ein, deren oberer Teil als Überhitzer arbeitet. Der in In den Fig. 7 und 8 ist eine weitere Variante des Zwischen-dem mittleren Teil erzeugte Dampf verlässt den Dampferzeuger sammlers 15 dargestellt. Hier ist der untere Schalenteil 33 wie- Heating surface, the upper part of which works as a superheater. 7 and 8 is a further variant of the steam generated between the middle part leaves the steam generator collector 15. Here is the lower shell part 33

mit ca. 520 °C. Der untere Teil der Dampferzeuger-Heizfläche der als Halbkugel ausgebildet, in die sieben Einzelrohre 8 einge- at approx. 520 ° C. The lower part of the steam generator heating surface, which is designed as a hemisphere, into which seven individual tubes 8 are inserted.

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setzt sind. Diese sind — wie die Fig. 8 zeigt - in Dreiecksteilung angeordnet. Der obere Schalenteil besteht aus einer Kegelschale 34. sets are. These are - as shown in FIG. 8 - arranged in a triangular division. The upper shell part consists of a conical shell 34.

Die Fig. 9,10,11 und 12 zeigen einen Ausschnitt aus einem Zwischenüberhitzer in stehender Anordnung, bei dem das sekundäre Medium, also Wasser, auf der gleichen Seite zu- und abgeführt wird. Die Zwischenverteiler 14 und Zwischensammler 15, die aus zwei Halbkugelschalen 35,36 zusammengesetzt sind, befinden sich daher auf ein und derselben Seite des Zwischenüberhitzers, wenn auch auf verschiedenen horizontalen Ebenen, wie im Zusammenhang mit der Fig. 12 noch näher erläutert wird. 9, 10, 11 and 12 show a section of an intermediate superheater in a standing arrangement, in which the secondary medium, that is to say water, is supplied and discharged on the same side. The intermediate distributor 14 and intermediate collector 15, which are composed of two hemispherical shells 35, 36, are therefore on one and the same side of the reheater, even if on different horizontal levels, as will be explained in more detail in connection with FIG. 12.

Auf der anderen Seite des Zwischenüberhitzers sind Umkehrsammler 37 vorgesehen, die jeweils aus zwei trogähnlichen Schalen 38,39 zusammengeschweisst sind und im Grundriss einen nebeneinander angeordneten Zwischenverteiler und Zwischensammler überdecken. Die Umkehrsammler 37 sind ebenfalls auf verschiedenen horizontalen Ebenen angeordnet, wie aus den Fig. 11 und 12 erkennbar ist. Reverse collectors 37 are provided on the other side of the reheater, each of which is welded together from two trough-like shells 38, 39 and cover an intermediate distributor and intermediate collector arranged next to one another in the floor plan. The reversing collectors 37 are also arranged on different horizontal levels, as can be seen from FIGS. 11 and 12.

Die Geradrohrbündel 3 weisen eine quadratische Rohrteilung auf, und dementsprechend gehen von jedem Zwischenverteiler 14 vier Einzelrohre 8 nach unten aus, die in den entsprechenden Umkehrsammlern 37 einmünden, und ebensoviele Rohre 8 treten aus diesem Umkehrsammler aus und führen zu dem zugehörigen Zwischensammler 15. Der Umkehrsammler 37 hat also die Stelle von U-förmig gebogenen Rohren eingenommen, die üblicherweise die Verbindung zwischen den von der Eintrittsseite kommenden und zu der Austrittsseite führenden Rohrsträngen herstellen. Diese beiden Rohrstränge werden in entgegengesetzter Richtung von dem sekundären Medium durchströmt. Da das äussere Medium nur in einer Richtung The straight tube bundles 3 have a square tube pitch, and accordingly four individual tubes 8 emanate from each intermediate distributor 14, which open into the corresponding reversing header 37, and as many tubes 8 emerge from this reversing header and lead to the associated intermediate header 15. The reversing header 37 has thus taken the place of U-shaped tubes which usually establish the connection between the tube strings coming from the inlet side and leading to the outlet side. The secondary medium flows through these two pipe strings in the opposite direction. Since the outer medium only in one direction

(aufwärts oder abwärts) durch den Zwischenüberhitzer geführt wird, stellt die Heizfläche des Zwischenüberhitzers ein Gemisch von Gleichstrom- und Gegenstromelementen dar. (upwards or downwards) through the reheater, the heating surface of the reheater is a mixture of co-current and counter-current elements.

An dem Boden jedes Umkehrsammlers 37 ist ein Stutzen 40 5 angebracht, der mit einer (nicht gezeigten) Tragkonstruktion für den Zwischenüberhitzer verbunden ist und für die Lastabtragung verwendet wird. Bei einem Zwischenüberhitzer in hängender Anordnung, bei dem zudem die Umkehrsammler oben und die Zwischenverteiler und -sammler unten angeordnet sind, io können an den Umkehrsammlern ebenfalls Stutzen angebracht sein, die zur Aufhängung der Geradrohrbündel dienen. At the bottom of each reversible collector 37 there is a nozzle 40 5 which is connected to a support structure (not shown) for the reheater and is used for load transfer. In the case of an intermediate superheater in a hanging arrangement, in which the reversing collectors are also arranged at the top and the intermediate distributors and collectors at the bottom, io may also be attached to the reversing collectors, which serve to suspend the straight tube bundles.

Die Fig. 11 und 12 zeigen das Zusammenfügen einer Vielzahl von Umkehrsammlern 37 zu einer kompakten Struktur 41, 15 das durch die Anordnung der Umkehrsammler auf verschiedenen horizontalen Ebenen möglich ist. Dabei sind benachbarte Umkehrsammler 37 jeweils zueinander versetzt. Die horizontalen Ebenen sind hier mit I', II' und III' bezeichnet. Die Zwischenverteiler 14 und Zwischensammler 15 sind ebenfalls ver-2C setzt angeordnet, und zwar auf den horizontalen Ebenen I, II und III. Die Fig. 12 zeigt auf der rechten Seite die Struktur 42, die von den Zwischenverteilern 14 und Zwischensammlern 15 gebildet wird. Wie durch gestrichelte Linien und Schraffuren angedeutet ist, sind der auf der Ebene II befindliche Zwischensammler 15 und der auf der Ebene III befindliche Zwischenverteiler 14 dem auf der Ebene I' liegenden Umkehrsammler 37 zugeordnet. Zu dem auf der Ebene II' befindlichen Umkehrsammler 37 gehören der auf der Ebene III angeordnete Zwischensammler 14 und der auf der Ebene I liegende Zwischenverteiler 15. In gleicher Weise erfolgt die Zuordnung der übrigen Zwischensammler und -Verteiler zu den Umkehrsammlern. 11 and 12 show the assembly of a plurality of reverse collectors 37 to form a compact structure 41, 15 which is possible by arranging the reverse collectors on different horizontal levels. Adjacent reverse collectors 37 are each offset from one another. The horizontal planes are designated I ', II' and III 'here. The intermediate distributor 14 and intermediate collector 15 are also arranged ver-2C sets, namely on the horizontal planes I, II and III. 12 shows on the right-hand side the structure 42 which is formed by the intermediate distributors 14 and intermediate collectors 15. As indicated by dashed lines and hatching, the intermediate collector 15 located on level II and the intermediate distributor 14 located on level III are assigned to the reverse collector 37 located on level I '. The reverse collector 37 located on level II 'includes the intermediate collector 14 arranged on level III and the intermediate distributor 15 located on level I. In the same way, the other intermediate collectors and distributors are assigned to the reverse collectors.

25 25th

30 30th

c c

11 Blatt Zeichnungen 11 sheets of drawings

Claims

637 204

1.Heat exchanger for high temperatures, with a large number of straight tube bundles, each straight tube bundle having a perforated plate for the entry and exit of the secondary medium flowing through the tubes, preferably for use in high-temperature reactor systems, characterized in that for each straight tube bundle (3rd ) for the supply of the secondary medium. a number of intermediate distributors (14) and for the discharge of this medium a number of intermediate collectors (15) are provided, each of which combines several individual tubes (8) of the bundle (3), the axes of which are collected Individual pipes (8) of each intermediate distributor (14) and each intermediate collector (15) are arranged parallel to the axis of a further pipe (13, 16) which connects the respective intermediate distributor (14) or intermediate collector (15) with one of the two perforated plates (12 , 17) of the straight tube bundle (3) connects that the intermediate distributor (14) and intermediate header (15) each have two bowl-shaped designs Parts (19.20; 23.24; 27.28; 30.31; 33.34; 35, 36) and that the intermediate distributors (14) and the intermediate collectors (15) are each arranged in at least two different planes (I, II, III) perpendicular to the axis of the heat exchanger such that adjacent intermediate distributors or intermediate collectors are offset from one another are.

2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the mutually offset intermediate distributor (14) or intermediate header (15) overlap in the floor plan.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the individual tubes (8) on the part facing them (19, 23, 28, 31, 33, 35) of the intermediate distributor (14) or intermediate header (15) are welded or are welded or soldered into these and that the further pipes (13, 16) are each welded to the other part (20, 24, 27, 30, 34, 36) of the intermediate distributor (14) or intermediate collector (15).

4. Heat exchanger according to claim 1 or 3, characterized in that the two parts (19.20; 23.24; 27.28; 30, 31; 33.34; 35.36;) of the intermediate distributor (14) and intermediate collector ( 15) are manufactured as pressed parts or drop forgings.

5 diameter machined.

5. Heat exchanger according to claim 1 or 4, characterized in that the two parts of the intermediate distributor (14) and intermediate collector (15) are designed as hemispherical shells (19, 20), the two hemispheres having the same radius.

6. Heat exchanger according to claim 1 or 4, characterized in that the two parts of the intermediate distributor (14) and intermediate collector (15) are designed as spherical shells (23, 24) with different radii, which are interconnected by a toroidal shell (25) are connected.

7. Heat exchanger according to claim 1 or 4, characterized in that the part (31) facing the individual tubes (8) of the intermediate distributor (14) and intermediate collector (15)

a polygonal, e.g. has a square cross-sectional shape which merges into a circular shape up to the connection (32) to the associated other part (30).

8. Heat exchanger according to claim 1 or 4, characterized in that the parts (27) facing away from the individual tubes (8) of the intermediate distributor (14) and intermediate collector (15)

have a round cross-sectional shape and also merge into a shape with a polygonal cross-section up to the connection (29) to the lower parts (28) provided with a polygonal cross-section.

9. Heat exchanger according to claim 1 or 4, characterized in that the parts of the intermediate manifold (14) and intermediate header (15) facing away from the individual tubes (8) are designed as conical shells (34).

10. Heat exchanger according to one of claims 5 to 9, characterized in that the intermediate distributor (14) and intermediate collector (15) in the region of the annular connection point (32) of their two parts (30,31) to reduce the

11. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that in each straight tube bundle (3) on the inlet and the outlet side of the secondary medium, several stages of intermediate distributors (14) and intermediate collectors (15) are provided.

are

12. The heat exchanger according to claim 1, in which the supply and discharge of the secondary medium takes place on the same end face of the heat exchanger, characterized in that the intermediate distributors (14) and intermediate collectors (15) each

15 of the bundle (3) are arranged on this end face on different horizontal planes, that on the side of the heat exchanger facing away from this end face there are arranged reversing collectors (37) formed from two trough-like shells (38, 39), each of which has a juxtaposed intermediate distributor ( 14) and intermediate header (15) are assigned such that the individual tubes (8) emerging from the assigned intermediate header (14) and intermediate header (15) open into each reversible header (37), the individual tubes (8) originating from the intermediate header (14) through which the secondary medium flows in the opposite direction to the individual pipes (8) leading to the intermediate header (15), and that the cross section of each reversible header (37) covers the cross sections of the associated intermediate header (14) and intermediate header (15).

so

13. Heat exchanger according to claim 12, characterized in that on the reversing headers (37) on the side facing away from the individual tubes (8), connecting pieces (40) are attached, which are connected to a supporting structure for the straight tube bundle (3).

35

14. The heat exchanger according to claim 12, characterized in that the reversing collectors (37) are arranged in three different planes (I ', II', III ') lying perpendicular to the axis of the heat exchanger in such a way that adjacent reversing collectors (37) are offset from one another and overlap in floor plan 40.

15. Heat exchanger according to claims 12 and 14, characterized in that the reversing header (37) are assembled into a compact structure (41) with a circular or annular plan.