CS228034B1

CS228034B1 - Cell heat exchanger, especially for nuclear power plants

Info

Publication number: CS228034B1
Application number: CS815014A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Ing Csc Krizek
Original assignee: Krizek Vladimir
Priority date: 1981-06-30
Filing date: 1981-06-30
Publication date: 1984-05-14

Abstract

Vynález se týká článkového výměníku tepla, zvláště pro jaderné elektrárny s rychlým reaktorem a sodíkovým teplonositelem, který sleduje optimální funkci a ekonomické ukazatele, snadnou výrobu, montáž i opravitelnost při maximální bezpečnosti provozu. U článkového výměníku podle vynálezu je vytvořen článek se svazkem trubek typu Piedl obklopených ochranným pláštěm s horními vstupními otvory a spodním výstupním otvorem pro průtok teplonosného media, např. tekutého sodíku. Tím je vytvořen jednoduchý výrobní a montážní prvek, snadno vyměnitelný. Při jeho ponoření do teplonosného sodíku jsou chráněny proti případnému porušeni sousední články a přitom je zajištěno jednoznačné proudění podél Pieldových trubek a umožněno jejich distancování vodícími-distančnimi mřížemi, které rovněž zamezují jejich vibracím. Pro zabránění vibrací a distancování vnitřních Pieldových trubek mohou být v meziprostoru vnější a vnitřní Pieldovy trubky s výhodou uspořádány distanční členy. Vynálezu může být použito především v nukleární energetice. Provedení vynálezu charakterizuje obr. 1.The invention relates to a cell heat exchanger, especially for nuclear power plants with a fast reactor and a sodium coolant, which pursues optimal function and economic indicators, easy production, assembly and repairability with maximum operational safety. In the cell exchanger according to the invention, a cell is created with a bundle of Piedl-type tubes surrounded by a protective jacket with upper inlet openings and a lower outlet opening for the flow of a heat-transfer medium, e.g. liquid sodium. This creates a simple manufacturing and assembly element, easily replaceable. When immersed in the heat-transfer sodium, adjacent cells are protected against possible damage, while ensuring a clear flow along the Piedl tubes and enabling their distancing by guide-distance grids, which also prevent their vibrations. To prevent vibrations and distancing the inner Piedl tubes, spacers can be advantageously arranged in the space between the outer and inner Piedl tubes. The invention can be used primarily in nuclear power engineering. An embodiment of the invention is characterized by Fig. 1.

Description

Předmětem vynálezu je článkový výměník tepla, zvláště pro jaderné elektrárny s rychlým reaktorem a sodíkovým teplonositelem, který sleduje optimální funkci a ekonomické ukazatele, snadnou výrobu, montáž i opravitelnost při maximální bezpečnosti provozu*The subject of the invention is a cell heat exchanger, especially for nuclear power plants with a fast reactor and a sodium heat carrier, which monitors the optimal function and economic indicators, easy production, assembly and repair with maximum safety of operation *

Výměníky tepla, jaderných elektráren, zejména s rychlými reaktory a sodíkovým teplonositelem, se používají a navrhují v různých koncepcích, jejichž optimální řešení se v současné době hledá a ověřuje. Přitom jsou to zařízení mimořádně náročná a choulostivá, což se projevuje jejich prouchami. V podstatě seHeat exchangers, nuclear power plants, in particular with fast reactors and a sodium heat carrier, are used and designed in a variety of concepts, the optimal solution of which is currently being sought and verified. At the same time, these devices are extremely demanding and delicate, which is reflected in their bursts. Basically, it does

228 034 navrhují různé uspořádání tělesová, která jsou mimořádně těžká, nebo článkové, kterými se sleduje snadnější výroba, transport & v případě poruchy umožnění výměny jednoho článku· Navrhují se s teplosměnnými trubkami, trubkami horizontálními, šikmými, vertikálními, tvaru U, různě zvlněnými apod· Jednotlivá řešení mají své výhody a nevýhody· V zásadě lze konstatovat, ze z hlediska stability průtoku, výhodnosti cirkulace teplosměnných látek i celé koncepce elektrárny směřuje vývoj k vertikálním parním generátorům, a to jak pro tlakovodní reaktory, tak i pro reaktory rychlé se sodíkovým teplonositelem. Přitom jsou navrhována řešení tělesová i článková s různě uspořádanými teplosměnnými trubkami* Výrobně nejjednodušší je přímý svazek teplosměnných trubek· Přitom různá tepelná roztažnost přímých trubek ve svazku vůči plášti ae řeší drahým a nespolehlivým vlnovcem na tomto plášti, složitou a nespolehlivou plovoucí hlavou či nákladnými různě zvlněnými trubkami· U tělesových parních generátorů se sodíkovým teplonositelem byly rovněž použity svazky trubek typu228 034 suggest various body arrangements that are extremely heavy or articulated to facilitate easier manufacture, transport & single cell replacement in the event of failure · Designed with heat exchange tubes, horizontal, bevel, vertical, U-shaped, various corrugated, etc. · Individual solutions have their advantages and disadvantages · In principle it can be stated that in terms of flow stability, advantageous circulation of heat exchangers and the whole power plant concept, the development is directed towards vertical steam generators, both for pressurized water reactors and fast reactors with sodium heat transfer . Body and articulated solutions with different heat exchanger tubes are proposed * The straightest heat exchanger tube bundle is easiest to manufacture. Tubes · Tube body bundles of the type have also been used for body heat generators with a sodium heat carrier

Field^ruzavřená trubka v trubce s protiproudým průtokem teplonosného media-T, které se však provozně neosvědčily, v případě poruchy netěsnosti jedné trubky se porucha lavinovitě přenesla na sousední trubky· Navrženo je rovněž použití typu Fieldových trubek dvoustěnných s ochranným a indikačním mezipros torem kolem každé vnější trubky· Toto řešení je nevýhodné pro svoji složitost a ochranný meziprostor s ochrannou individuelní trubkoů snižuje přenos tepla, zvyšuje váhu a obestavěný prostor parního generátoru. Známé jsou i návrhy individuelně řazených teplosměnných trubek typu Field, které jsou členité, složité a velmi nár ročné na obestévěný prostor·Field-closed tube in a flow tube with countercurrent flow of heat transfer medium-T but not operationally proven, in case of single tube leakage failure, the failure has been avalanche transferred to adjacent tubes · The use of double-walled field tubes with protective and indicating interspace around each outer tubes · This solution is disadvantageous for its complexity and the protective space with individual tube protection reduces heat transfer, increases the weight and enclosed space of the steam generator. Also known are the designs of individually arranged Field Heat Exchangeable Tubes, which are rugged, complex and very useful for the enclosure space.

Uvedené nevýhody odstraňuje článkový výměník tepla, zvláště pro jaderné elektrárny podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je vytvořen článek se svazkem trubek typu Field obklopený» ochranným pláštěm s horními vstupními otvory a spodním výstupním otvorem pro průtok teplonosného média, např· tekutého sodíku· Tím je vytvořen jednoduchý výrobní a montážní prvek článek, snadno vyměnitelný. Při jeho ponoření do teplonosnéhoThe above-mentioned disadvantages are overcome by a cell heat exchanger, in particular for the nuclear power plants according to the invention, which consists in providing a cell bundle with a field bundle surrounded by a protective sheath with upper inlet openings and a lower outlet opening for flow of heat transfer medium, eg liquid sodium This creates a simple manufacturing and assembly element of the cell, easily replaceable. When immersed in heat transfer

228 034 sodíku jsou chráněny proti případnému porušení sousední články a přitom je zajištěno jednoznačné proudění podél Fieldových trubek a umožněno jejich distancování vodicími-distančními mřížemi, které rovněž zamezují jejich vibracím· Pro zabránění vibrací a distancování vnitřních Fieldových trubek mohou být v mezirpostoru vnější a vnitřní Fieldovy trubky s výhodou uspořádány distanční členy· Pro zajištění snadné vyjímatelnosti článků, rovnoměrného rozdělení proudění a pro zvýšení bezpečnosti mohou být s vÝhqdou vstupní trubka a výstupní trubka druhého teplonosné” ho médiatvody,páry ý-uspořádány vzájemně souose a zavedeny do středu horního dna článku a do středu prvé trubkovnice»228 034 sodium are protected against potential damage to adjacent cells while providing unambiguous flow along the Field Tubes and allowing them to be spaced by guide-distance grids which also prevent their vibration · To prevent vibrations and distance the inner Field Tubes, the outer and inner Fields Preferably, the inlet pipe and the outlet pipe of the second heat transfer medium, the pairs can be aligned with each other and introduced into the center of the top of the cell and into the center of the cell. center of first tube sheet »

Příklad provedení podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkrese, kde obr,, 1 představuje řez vertikálním článkem výměníku tepla se sodíkovým teplonositelem®An exemplary embodiment of the invention is shown in the accompanying drawing, wherein Fig. 1 is a cross-sectional view of a vertical heat exchanger element with a sodium heat carrier.

Uvnitř ochranného pláště 1 je svazek vertikálních trubek typu Field. Vnější trubky J jsou zakotveny do druhé trubkovnice 2, na kterou navazuje rovněž ochranný plášť Vnitřní trubky 4 jsou zakotveny do první trubkovnice ná kterou navazuje horní dno 6 článku® Vnitřní trubky £ mají vstup 2 do druhého teplo nosného médisT'{vody,páry-)'. Vnější trubky J mají výstup^z druhého teplonosného média® Vnější vstupní trubka 13 druhého teplonosného média zausťuje do středu horního dna 6 článku® Uvnitř vnější vstup ní trubky 13 je souose umístěna vy stupni trubka IjL druhého teplo— nosného média· Druhé teplonosné médium vstupuje do článku v naznačeném směru £ a vystupuje ve směru 10. Prvé teplonosné prostředí, tekutý sodík vstupuje do článku otvory 11 ochranného pláště 1 a. vystupuje ve směru naznačených šipek spodním otvorem 12 ochranné <io pláště 1® V meziprostoru vnější Fieldovy trubky a vnitřní trubky £ jsou distanční čeleny 15® Uvnitř ochranného pláště 1 jsou Vodicí-distanční mříže 16 vnějších t rubek J®Inside the protective jacket 1 is a bundle of vertical tubes of the Field type. The outer tubes 4 are anchored to the second tubesheet 2, to which a protective sheath is also connected. The inner tubes 4 are anchored to the first tubesheet followed by the upper bottom 6 of the cell. The inner tubes 4 have an inlet 2 to the second heat carrier medium. '. The outer heat transfer tube 13 has an outlet of the second heat transfer medium. An outer heat transfer tube 13 of the second heat transfer medium engages the center of the upper bottom 6 of the cell. The first heat transfer medium, liquid sodium enters the cell through apertures 11 of the protective jacket 1 and. protrudes in the direction of the arrows by the lower aperture 12 of the protective jacket 1 in the interstice of the outer field tube and the inner tube 6. are facing spacers 15® Inside protective sheath 1 there are guiding-spacing grilles 16 outer tees J®

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

228 034

1 * A cell heat exchanger, especially for nuclear power plants with sodium heat transfer, consisting of a bundle of Field tubes characterized in that the groups of Field tubes are surrounded by a protective jacket (1) with upper inlet openings (11) and lower inlet opening (12) for heat transfer These tube groups with protective jacket (1) are inserted into the heat exchanger housing ·

2 © The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the protective jacket (1) is provided with guiding-distance gratings (16) of the Field bundle, outer tubes (3) and inner tubes (4).

3. A heat exchanger according to claim 1, characterized in that the inlet pipe (13) and the outlet pipe (14) are coaxial to one another and introduced into the center of the upper base (6) and the center of the first tube plate (5).

4-section heat exchanger according to Claims 1, 2 and 3, characterized in that the inner Field tube (4) is separated from the outer Field tube (3) by spacers (15).