CS195352B1 - Parní generátor s dvojstěnnou teplosměnnou trubkou - Google Patents

Description

Vynález se týká parního generátoru s dvojstěnnou teplosměnnou trubkou, tvořenou ochrannou trubkou, oddělující trubkou a meziprostorem mezi nimi., zejména pro jaderné elektrárny.

Ve snaze zvýšit provozní bezpečnost parních generátorů, zejména parních generátorů vytápěných tekutým sodíkem, jsou jejich teplosměnné trubky konstruovány jako dvojstěnné. Přitom jedna stěna je tvořena stěnou ochranné trubky, druhá stěna je tvořena stěnou oddělující trubky, která od sebe odděluje pracovní látky v parním generátoru. Meziprostor mezi uvedenými stěnami bývá zpravidla vyplněn indikační tekutinou, kterou může být plynné helium, tekutý sodík a podobně. Za provozu parního generátoru je vnější povrch ochranné trubky, která je nasunuta na odělující trubku, zpravidla omýván první pracovní látkou, kterou je například tekutý sodík a uvnitř oddělující trubky proudí druhá pracovní látka, například voda, respektive vodní pára.

Vytvořením meziprostoru mezi ochrannou trubkou a oddělující trubkou, naplněného indikační tekutinou, se vytvoří podmínky pro spolehlivou indikaci porušení stěny jedné z výše jmenovaných trubek a současně se zabrání okamžitému styku většího množství první pracovní látky s druhou pracovní látkou. Uvedené skutečnosti mají zvlášt velký význam u parního generátoru s pracovními látkami, které navzájem bouřlivě reagují, například sodíku a vody. Pro uvedenou spolehlivou indikaci je rozhodující zejména poměrná střední šířka meziprostoru, to je střední šířka meziprostoru, vztažená k vnějšímu průměru oddělující trubky.

Střední šířkou se zde rozumí aritmetický průměr s velikostí maximální šířky á minimální šířky meziprostoru. Významnou úlohu hraje také velikost meziprostoru, a to zejména v případě, že indikační tekutinou je tekutý sodík. U známého provedení parního generátoru typu trubka v trubce je mezi ochrannou trubkou a oddělující trubkou množství sodíku tak velké, že při porušení nepropustnosti stěny oddělující trubky a následném průniku vody vzniklou netěsností jsou následky reakce sodíku s vodou pro parní generátor katastrofální.

Je_k-Ii však na druhé straně šířka meziprostoru příliš malá, indikace porušení jedné z teplosměnných stěn je velmi obtížná.

V posledním uvedeném případě lze pak jen stěží spolehlivě sledovat stav parního generátoru za provozu vzhledem ke značně zpomalenému přenosu informací je za těchto okolností možnost ochrany parního generátoru před následky dalšího rozvoje poruchy prakticky vyloučena.

Na základě provedených experimentů lze konstatovat, že vzhledem k obtížné indikaci průniku a vzhledem k nesnázím se zaplňováním meziprostoru na jedné straně, na druhé straně pak vzhledem k rostoucí obtížnosti zvládnutí havarijní situace i vzhledem k obtížnostem, spojeným se zvětšením rozměrů, hmotnosti a tedy i se zvýšením ceny je nutno stanovit optimální rozmezí poměrné střední šířky meziprostoru dvojstěnné teplosměnné trubky parního generátoru.'

Uvedené nedostatky odstraňuje parní generátor s dvojstěnnou teplosměnnou trubkou podle vynálezu, tvořenou ochrannou trubkou, oddělující trubkou a nezipros torem mezi nimi. Podstata vynálezu spočívá v tom, že poměrná střední šířka meziprostoru je od 0,01 do 0,5.

Uspořádání podle vynálezu umožňuje jednoznačnou a spolehlivou indikaci porušení těsnosti dvojstěnné teplosměnné trubky i svarových spojů mezi touto dvojstěnnou teplosměnnou trubkou a trubkovnicemi, dále umožňuje snadné zaplnění meziprostoru sodíkem při jeho použití jako indikační látky při současně nízkém nárůstu teplot vlivem reakce sodík - voda, jestliže dojde k porušení těsnosti oddělující trubky. Navíc toto uspořádání respektuje požadavek co možná nejvyšší tepelné propustnosti teplosměnné trub ky.

Příklady provedení parního generátoru s dvojstěnnou teplosměnnou trubkou podle vynálezu jsou znázorněny na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je znázorněna jeho dvojstěnná teplosměnná trubka s hladkým meziprostorem v osovém řezu, na obr. 2 je tato trubka v příčném řezu, na obr. 3 a obr. 4 jsou v příčných řezech znázorněny dvojstěnné teplosměnné trubky s.různě tvarovanými mezipros tory. .

Podle. obr. 1 a obr. 2 v hladkém válcovém otvoru ochranné trubky 2 je koncentricky uložena oddělující trubka 2 s hladkým vnějším povrchem. Střední šířka £_stř meziprostoru 3 ohraničeného vnitřním povrchem ochranné trubky 2~, a vnějším povrchem oddělující trubky je zde rovna polovině rozdílu vnitřního průměru ochranné trubky 2 a vnějšího průměru d oddělující trubky _1_ a je tedy po obvodu konstantní. Meziprostor _3 je vyplněn tekutým sodíkem jako indikační tekutinou. Vnitřním prostorem 5_ dvojstěnné teplosměnné trubky proudí voda, resp. vodní pára a vnější prostor _4 je vyplněn proudícím sodíkem jako teplonositelem.

Na základě provedených experimentů lze konstatovat', že pro nakreslené uspořádání při poměrné střední šířce meziprostoru _3 0 velikosti 0,035 byla porucha těsností oddělující trubky 2 vždy spolehlivě zjistě-!· na i při průnicích vody v průtokových množstvích 0,2 g/s, přičemž zvýšení místní teplo-

Claims (2)

1. Parní generátor s dvojstěnnou teplosměnnou trubkou, tvořenou ochrannou trubkou, oddělující trubkou a meziprostorem mezi nity stěn oddělujících trubky 2 ^a ochranné trubky _2 vzhledem k provozní teplotě nepřesáhlo 40 °C.

   S ohledem na dodržení koncentricity a s ohledem na potlačení vibrací je u druhého provedení parního generátoru s dvojstěnnou teplosměnnou trubkou, znázorněnou na obr. 3 hladká oddělující trubka 2 uložena ve vnitř ní žebrované ochranné trubce 2, Na rozdíl od prvního provedení parního generátoru s dvojstěnnou teplosměnnou trubkou, znázorněnou na obr. 1 a na obr. 2, kde šířka meziprostoru _3 Ρθ obvodu konstantní a tedy rovna střední šířce _Sstř» u druhého provedení parního generátoru je podle obr. 3 šíř ka meziprostoru 3 proměnná, takže střední šířka s^stř J^e zde aritmetickým průměrem z minimální šířky s__m£_n mezi příslušným žebrem ochranné trubky 2_ a vnějším povrchem oddělující trubky J_ a z maximální šířky jtmax mezi vnějším povrchem oddělující trubky· a vnitřním povrchem ochranné trubky 2^. Tvarovaný meziprostor 2 í^e zde opět zaplněn tekutým sodíkem jako indikační tekutinou, také ostatní pracovní látky jsou uspořádány jako v prvním provedení.

   Ve třetíin provedení parního generátoru, jehož dvojstěnná teplosměnná trubka je znázorněna na obr. 4, jsou na vnitřním povrchu ochranné trubky 2 vytvořeny drážky. Střední šířka £_stř meziprostoru je zde opět analogicky aritmetickým průměrem z maximální šíř ky £_max mezi vnějším povrchem oddělující trubky 1 a dnem příslušné drážky a z minimální šířky Sjnin mezi vnějším povrchem oddě lující trubky _1_ a vnitřním povrchem ochranné trubky £. U třetího provedení parního generátoru, u něhož je meziprostor 2 ^ve dvojstěnné teplosměnné trubce vyplněný heliem jako indikační tekutinou, je minimální šířka £_m£_n v podstatě kompromisem mezi požadavkem co největší tepelné prostupnosti a možnostmi výroby.

   Ostatní pracovní látky jsou uspořádány jako v prvém provedení, kde vóda, resp. vodní pára proudí uvnitř oddělujících trubek 2 ^a sodík proudí vně ochranných trubek
2. 2. Drážky potom slouží k urychlení indikace porušení stěny oddělující trubky 2» dále umožňují indikaci porušení ochranné trubky'2,

   VYNÁLEZU mi, vyznačující se tím, že poměrná střední Šířka meziprostoru /3/ je od 0,01 do 0,5.