CS195352B1

CS195352B1 - Steam generatot with double-walled heat exchange tube

Info

Publication number: CS195352B1
Application number: CS669378A
Authority: CS
Inventors: Oldrich Matal; Josef Martoch
Original assignee: Oldrich Matal; Josef Martoch
Priority date: 1978-10-14
Filing date: 1978-10-14
Publication date: 1980-01-31

Description

Vynález se týká parního generátoru s dvojstěnnou teplosměnnou trubkou, tvořenou ochrannou trubkou, oddělující trubkou a meziprostorem mezi nimi., zejména pro jaderné elektrárny.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a steam generator having a double-walled heat exchange tube comprising a protective tube separating the tube and the interspace therebetween, in particular for nuclear power plants.

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.In order to increase the operational safety of steam generators, particularly liquid sodium steam generators, their heat exchange tubes are constructed as double-walled. One wall is formed by the wall of the protective tube, the other wall is formed by the wall separating the tube which separates the working substances in the steam generator. The space between the walls is typically filled with an indicator fluid, which may be helium gas, liquid sodium and the like. During operation of the steam generator, the outer surface of the protective tube which is slid onto the separating tube is generally washed with a first working medium, such as liquid sodium, and a second working medium, such as water or water vapor, flows inside the separating tube.

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.By providing an interspace between the protective tube and the separating tube filled with the indicator fluid, conditions are provided to reliably indicate a wall failure of one of the aforementioned tubes while avoiding the immediate contact of a larger amount of the first working substance with the second working substance. This is of particular importance for a steam generator with working substances which react violently to one another, for example sodium and water. In particular, the relative mean width of the interspace, i.e. the mean width of the interspace relative to the outer diameter of the separating tube, is critical to said reliable indication.

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.By mean width is meant here the arithmetic mean with the size of maximum width and minimum width of the interspace. The size of the interspace also plays an important role, especially when the indicator fluid is liquid sodium. In the known tube-in-tube steam generator design, the amount of sodium between the protective tube and the separating tube is so large that, if the leak-tightness of the separating tube wall is leaked and the water leaks due to leakage, the consequences of sodium-water reaction for the steam generator are disastrous.

Je_k-Ii však na druhé straně šířka meziprostoru příliš malá, indikace porušení jedné z teplosměnných stěn je velmi obtížná.-II _is however on the other hand, the width of the gap is too small, indicating failure of one of the heat exchange wall is very difficult.

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.In the latter case, the condition of the steam generator during operation can hardly be reliably monitored due to the considerably slowed transmission of information.

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.'Based on the performed experiments it can be stated that due to difficult indication of penetration and due to difficulties with filling the interspace on the one hand, on the other hand due to the increasing difficulty of coping with the emergency situation and due to difficulties connected with increasing dimensions, weight and by increasing the price, it is necessary to determine the optimum range of the relative mean width of the interspace of the double-walled heat exchanger tube of the steam generator.

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.These drawbacks are overcome by a steam generator having a double-walled heat exchange tube according to the invention, consisting of a protective tube separating the tube and a non-dispersing tube therebetween. The principle of the invention is that the relative mean width of the interspace is from 0.01 to 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.The arrangement according to the invention allows unambiguous and reliable indication of leakage of the double-walled heat exchanger tube and weld joints between the double-walled heat exchanger tube and tubesheets, as well as easy filling of the interstate with sodium when used as an indicator. breakage of the separating pipe. In addition, this arrangement respects the requirement of the highest heat permeability of the heat exchange tube.

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. .Examples of embodiments of a steam generator with a double-walled heat exchange tube according to the invention are shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows its double-walled heat exchange tube with smooth axial section, Fig. 2 shows this tube in cross section, Fig. 3 and FIG. 4 is a cross-sectional view of a double-walled heat exchanger tube with various shaped interspaces. .

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.According to. 1 and 2 in the smooth cylindrical bore of the protective tube 2, a separating tube 2 with a smooth outer surface is mounted concentrically. The mean width 8 _{with the} interspace 3 bounded by the inner surface of the protective tube 2 and the outer surface of the separating tube is here equal to half the difference between the inner diameter of the protective tube 2 and the outer diameter d of the separating tube 7 and is thus constant. Interspace 3 is filled with liquid sodium as indicator fluid. Water, respectively, flows through the interior space 5 of the double-walled heat exchange tube. water vapor and outer space 4 are filled with flowing sodium as heat carrier.

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-On the basis of the experiments carried out, it can be concluded that for the drawing arrangement at a relative mean width of the interspace 30 of 0.035, the leakage failure of the separating pipe 2 has always been reliably detected even at water intersections in flow rates of 0.2 g / s. local heat-

Claims

The steam generator with a double-walled heat exchange tube consisting of a protective tube separating the tube and the space between the rivets of the walls separating the tube 2 ^{and the} protective tube 2 with respect to the operating temperature did not exceed 40 ° C.

In order to maintain concentration and vibration suppression, in the second embodiment of the double-walled heat exchanger steam generator shown in FIG. shown in FIG. 1 and FIG. 2 where the width of the space _3 Ρθ circuit constant and thus equal to the mean width _Sstř »in the second embodiment of the steam generator of FIG. 3 width ka interspace 3 variable so that the middle width with ^ AC J ^e There arithmetic mean of the minimum width s_ _m £ _n between the respective rib protective tube 2 and the outer surface of the separating tube and j jtmax maximum width between the outer surface separating the tube and the inner surface · protective tube 2 ^. Shaped interspace 2 ^te here again is filled with liquid sodium as an indicator fluid, also other working substances are arranged as in the first embodiment.

In the third embodiment of the steam generator whose double-walled heat exchange tube is shown in Fig. 4, grooves are formed on the inner surface of the protective tube 2. Here again, the mean width _{s with the} interspace is analogically the arithmetic diameter of the maximum width _{max max} between the outer surface of the separating tube 1 and the bottom of the respective groove and the minimum width jmin between the outer surface of the separating tube 7 and the inner surface of the protective tube. In a third embodiment of a steam generator, in which the intermediate space 2 ⁱⁿ a double-walled heat exchange tube filled with helium as a tracer fluid, a minimum width of _m £ _n £ a compromise between the requirement of maximum heat transmission, and manufacture.

The other working substances are arranged as in the first embodiment, where the water and the water are resp. water vapor flows inside the separating tubes 2 ^and sodium flows outside the protective tubes

2. The grooves then serve to speed up the indication of the breakage of the wall separating the pipe 2, further allowing the indication of a breakage of the protective pipe 2,

OF THE INVENTION, characterized in that the relative mean width of the interspace (3) is from 0.01 to 0.5.