CS241792B1

CS241792B1 - Spacer grille for mounting the horizontal tube of heat exchanger in the heat exchanger

Info

Publication number: CS241792B1
Application number: CS845907A
Authority: CS
Inventors: Oldrich Matal; Josef Martoch; Milan Franz; Svatopluk Hlinka
Original assignee: Oldrich Matal; Josef Martoch; Milan Franz; Svatopluk Hlinka
Priority date: 1984-08-02
Filing date: 1984-08-02
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS590784A1

Abstract

Účelem vynálezu je podstatné zvýšeni životnosti teplosměnnych trubek a tím i celého výměníku. Uvedeného účelu se dosáhne distanční mříži podle vynálezu, sestávající z horizontálních tyčových nosníků (2) kruhového průřezu, uspořádaných nad sebou, ve kterých jsou v požadovaných roztečích (V) na obvodech vytvořena vybráni (4), jejíchž boční plochy pro uloženi teplosmenných trubek (1) jsou tvaru dvou protilehlých komolých kuželů, přičemž vytvořené nákružky (5) jsou opatřeny horní a dolní dosedaci plochou (6),které na sebe vzájemně dosedají a jejich výška (7) je shod· ná s považovanou vertikální roztáčí (8) dvou nad sebou uspořádaných teplosměnných trubek (1), jejichž jednotlivé řády jsou umístěny kolmo k svislé rovině distanční mříže.The purpose of the invention is to significantly increase the service life of the heat exchange tubes and thus of the entire exchanger. The stated purpose is achieved by a spacer grid according to the invention, consisting of horizontal rod beams (2) of circular cross-section, arranged one above the other, in which recesses (4) are formed on the circumferences at the required spacings (V), the side surfaces of which for accommodating the heat exchange tubes (1) are in the shape of two opposing truncated cones, the formed collars (5) being provided with upper and lower abutment surfaces (6), which abut each other and their height (7) is identical to the assumed vertical spacing (8) of two heat exchange tubes (1) arranged one above the other, the individual rows of which are placed perpendicular to the vertical plane of the spacer grid.

Description

Vynález se týká distanční mříže pro uložení horizontálního svazku teplosměnných trubek ve výměníku tepla a řeší podstatné zvýšení životnosti těchto trubek a tím i celého výměníku.The present invention relates to a spacer grid for accommodating a horizontal bundle of heat exchange tubes in a heat exchanger and provides a substantial increase in the service life of these tubes and hence of the entire exchanger.

Pro dlouhodobý a spolehlivý provoz, zejména v jaderné energetice, se doposud stále hledá vhodné řešení 'optimálního uložení teplosměňných trubek, které tvoří svazek trubek, uložených v distančních mřížích ve výměnících tepla, přičemž nejnovějěí zkušenosti z jaderně-energetických provozů dokazují, že jedním z rozhodujících momentů ovlivňujících dlouhodobou životnost a provozuschopnost, zvláště parních generátorů, je vzájemné působení horizontální teplosměnné trubky, v níž proudí teplonosná látka, distanční mříže pro uložení těchto trubek a dále vody, z níž je generována vodní pára. Toto vzájemné působení se projevuje negativně tehdy» jsou-li horizontální teplosměnné trubky uloženy v distančních mřížích s náhodnou, při výrobě a montáži nedefinovatelnou a mnohdy i nezjistitelnou vůlí, jsou-li tyto trubky .při provozu zatěžovány přídavným tlakovým zatížením s náhodným působením o náhodné velikosti, vyvolaným zejména přenášením vlastní tíhy trubkového svazku a dále dochází-li v oblasti styku trubek a distanční mříže k cyklu začínajícím tvorbou nánosů, pokračujícím odpadáváním nánosů při vibraci těchto trubek, obnažením aktivovaného povrchu trubek, dalším jejich korozním napadením, doprovázeným opětovnou tvorbou nánosů a zeslabením jejich stěn a rovněž i tehdy, dochází-li k lokálnímu zahuštování solí při generaci páry v oblasti styku trubek a distančních mříží.For long-term and reliable operation, especially in the nuclear power industry, there is still a suitable solution for optimum placement of heat exchange tubes forming a bundle of tubes placed in distance grids in heat exchangers, the latest experience in nuclear power plants proving that one of the decisive moments affecting the longevity and serviceability, especially of steam generators, is the interaction of the horizontal heat exchange tube in which the heat transfer fluid flows, the spacers for storing these tubes and the water from which water vapor is generated. This interaction has a negative effect if the horizontal heat exchange tubes are placed in distance grids with random, undefined and often undetectable play during production and assembly, if these tubes are subjected to an additional random load of random magnitude during operation. caused, in particular, by the transfer of the weight of the tube bundle, and when there is a cycle in the area of contact between the tubes and the grating, starting with the formation of deposits their walls, and also when the salt is thickened locally in the generation of steam in the area of contact between the pipes and the grids.

Je známé uložení horizontálního svazku teplosměnných trubek ve výměnících tepla, které je tvořeno například několika deskami, v nichž jsou vytvořeny otvory prc průchod teplosměnných trubek, které jsou v těchto otvorech s určitou vůlí uloženy. Tohoto uložení se s výhodou využívá u výměníků tepla s přímými teplosměnnými trubkami a to v případech, kdy je pro materiál výměníku přijatelný střední a místní teplotní rozdíl mezi oběma pracovními látkami a kdy lze bez problémů svazek trubek z výměníku při jeho odstavení z provozu vyjmout, provést jejich kontrolu, případně nahradit je novými trubkami. Dochází-li však ve větší míře k vibracím těchto trubek, zejména způsobovaných obtékáním teplonosné látky, je nevýhodou to, že trubky jsou v místě jejich uloženi poškozovány otiskem a oklepáváním, případně anodickou korozí, čímž dochází ke snížení jejich životnosti a zvýšení nákladů na údržbu a opravy, popřípadě na výměnu těchto trubek.It is known to accommodate a horizontal bundle of heat exchange tubes in heat exchangers, which is formed, for example, by several plates in which openings are formed for the passage of heat exchange tubes which are accommodated in these openings with some play. This arrangement is advantageously used for heat exchangers with straight heat exchange tubes, in cases where the medium and local temperature difference between the two working substances is acceptable for the material of the exchanger and when the tube bundle can be removed from the exchanger without any problems. check them or replace them with new pipes. However, if there is a greater degree of vibration of these pipes, in particular due to the bypassing of the heat transfer fluid, the disadvantage is that the pipes are damaged by imprinting and knocking and / or anodic corrosion at their location, thereby reducing their service life and increasing maintenance costs; repair or replacement of these pipes.

Dále jsou známé různě varianty řešení distančních mříží k uložení horizontálních teplosměnných trubek, jako například takové, kdy řady těchto trubek jsou uloženy mezi horizontálními plochými nosníky ve vlnitém distančním plechu, »Various variants of spacers are also known for the placement of horizontal heat exchange tubes, such as, for example, where the rows of these tubes are placed between horizontal flat beams in a corrugated spacer plate, »

kde toto řešení je sice do určité míry výhodné pro montáž' výměníku tepla, ale jeho nevýhodou je to, že jednotlivé teplosměnně trubky jsou uloženy v distanční· mříži s náhodnou a nezjistitelnou vůlí a že. v důsledku'průhybu plochých nosníků za'provozu jsou některé teplosměnné trubky zatěžovány dlouhodobým přídavným zatížením náhodné velikosti a tak individuálně a náhodně nesou tíhu 3vazku trubek.wherein this solution is to some extent advantageous for the assembly of the heat exchanger, but it has the disadvantage that the individual heat exchanger tubes are housed in a spacing grid with random and undetectable clearance and that. Due to the deflection of the flat beams during operation, some heat transfer tubes are subjected to long-term additional loads of random size and thus individually and randomly bear the weight of the tube bundle.

Dále je nevýhodou to, že oblast styku trubek s vlnitým distančním plechem'je oblastí zmenšené výměny tepla, zmenšeného obtékání vnějšího‘povrchu trubek a tím i oblastí, zejména u horkých větví trubek s vyšším tepelným- tokem, usazování solných nánosů. Kombinovaným působením vibrací trubek při·jejich náhodném uložení v distančních mřížích, přídavných náhodných zatížení tíhou svazku nad trubkou á chemických vlivů vody a generované vodní, páry, dochází pak v dlouhodobém provozu k poruchám a proděravění teplosměnných trubek, což má za následek vyřazení výměníku z provozu a nutnost provedení jeho nákladných oprav, popřípadě i výměny celého výměníku, čímžA further disadvantage is that the area of contact of the pipes with the corrugated spacer plate is an area of reduced heat exchange, a reduced flow around the outer surface of the pipes and hence a region, especially in the case of hot branches of pipes with higher heat flux. Combined effects of tube vibrations when accidentally placed in distance grids, additional random beam loads above the tube and the chemical effects of water and generated steam, then cause long-term operation failure and puncture of heat exchange tubes, resulting in the exchanger decommissioning and the need for costly repairs or replacement of the entire exchanger, thereby

- 3 dochází k značným ekonomickým ztrátám a v případě,· že výměník nebo parní generátor je komponentou primárního okruhu jaderné elektrárny, tak i k eventuelnímu ohrožení jaderné bezpečnosti.- 3 there are significant economic losses and, if the heat exchanger or steam generator is a component of the primary circuit of a nuclear power plant, there is a potential threat to nuclear safety.

Uvedené nevýhody odstraňuje distanční mříž pro uložení horizontálního svazku teplosměnných trubek ve'výměníku tepla podle vynálezu, sestávající z horizontálních nosníků, uspořádaných nad sebou,mezi nimiž jsou kolmo k její svislé rovině umístěny jednotlivé řady teplosměnných trubek, jehož podstata spočívá v tom, že v horizontálních tyčových nosnících kruhového průřezu .The aforementioned disadvantages are eliminated by a spacer grid for accommodating a horizontal bundle of heat exchange tubes in a heat exchanger according to the invention, consisting of horizontal beams arranged one above the other, with individual rows of heat exchange tubes arranged perpendicular to its vertical plane. round beam cross-sections.

jsou na obvodě v požadovaných roztečích vytvořena vybrání, jejíchž boční plochy pro uložení teplosměnných trubek jsou tvaru dvou protilehlých komolých kuželů, přičemž vytvořené nákružky jsou opatřeny horní a dolní dosedací plochou, které na sebe vzájemně dosedají a jejich : výška je shodná s požadovanou vertikální roztečí dvou nad sebou uspořádaných teplosměnných trubek.recesses having circumferentially spaced recesses having lateral faces for receiving heat exchange tubes in the form of two opposing truncated cones, wherein the formed collars are provided with upper and lower abutment surfaces abutting one another and having a height equal to the desired vertical spacing of two heat exchanger tubes arranged one above the other.

Výhodou distanční mříže podle vynálezu je to, že umožňuje provádění montáže horizontálního svazku teplosměnných trubek po jednotlivých řadách a současně zajištuje definované vůle při jejich uložení a dále Že vylučuje přídavné namáhání kterékoliv trubky svazku, čímž vytváří nepoddajný nosný systém, dovoluje axiální dilatace trubek a vytváří jen bodový styk trubek s distančními plochami a dále že dovoluje proplachování tohoto styku vodou a generovanou párou, čímž je zabráněno trvalému usazování a následnému odpadávání vzniklých nánosů na trubce, minimalizuje se tvorba nánosů v uvedeném styku a tím se minimalizuje míra ‘ korozního lokálního napadení teplosměnných trubek, zvyšuje se jejich životnost a tedy i životnost celého výměníku.The advantage of the spacer grid according to the invention is that it allows assembly of the horizontal bundle of heat exchanger tubes one row at a time while at the same time providing defined clearances for their placement and eliminates additional stress on any bundle tube thereby creating a rigid support system, allowing axial expansion of the tubes spot contact of the pipes with spacers and further allowing flushing of this contact with water and generated steam, thereby avoiding the permanent deposition and subsequent dropping of the deposited deposits on the pipe, minimizing the formation of deposits in said contact and thereby minimizing the corrosive local attack rate of the heat exchanging pipes the service life of the heat exchanger is increased.

Na přiloženém výkresu je znázorněno příkladné provede• ní distanční mříže podle vynálezu, kde obr. 1 je nárys, kreslený v částečném svislém řezu a obr. 2 je svislý řez, vedený řeznou rovinou A-A z obr. 1 ·BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The attached drawing shows an exemplary embodiment of a spacer grid according to the invention, wherein FIG. 1 is a front elevational view, partially broken away, and FIG. 2 is a vertical section taken along the cutting plane A-A of FIG.

Distanční mříž pro uložení horizontálního svazku teplosměnných trubek ve výměníku tepla podle příkladného provede241792 ní sestává z horizontálních tyčových nosníků £ kruhového průřezu, uspořádaných nad sebou, ve kterých jsou v požadovaných roztečích na obvodech vytvořena vybrání £, je- . jichž boční plochy pro uložení teplo směnných trubek 1 jsou tvaru dvou protilehlých komolých kuželů, vzájemně propojených v horizontální ose válcovou částí , přičemž vytvořené nákružky 2 jsou opatřeny horní a dolní dosedací plochou 6, které .na sebe vzájemně dosedají a jejich výška 2. je shodná s požadovanou vertikální roztečí 8 dvou nad sebou uspořádaných teplosměnných trubek 1, jejichž jednotlivé řady jsou umístěny kolmo k evislé rovině distanční mříže.The spacing grid for accommodating the horizontal bundle of heat exchange tubes in the heat exchanger according to the exemplary embodiment 241792 consists of horizontal rods of circular cross-section arranged one above the other, in which recesses 6 are formed at the desired spacing on the circumferences. the side surfaces for receiving the heat exchange tubes 1 are in the form of two opposing truncated cones interconnected in the horizontal axis by a cylindrical part, wherein the formed collars 2 are provided with upper and lower abutment surfaces 6 which abut one another and their height 2 is equal with the required vertical spacing 8 of two heat exchanging tubes 1 arranged one above the other, the individual rows of which are arranged perpendicular to the vertical plane of the spacer grid.

Distanční mříž pro uložení horizontálního svazku teplo směnných trubek ve výměníku tepla podle vynálezu je možno s. výhodou využít u parních generátorů jaderných elektráren s vodněvodními energetickými reaktory typu VVER 440 a VVER 1000.The spacer grid for accommodating the horizontal bundle of heat exchange tubes in the heat exchanger according to the invention can be advantageously used for steam generators of nuclear power plants with water-water power reactors of the VVER 440 and VVER 1000 type.

Claims

Object of the invention

A spacer grid for accommodating a horizontal bundle of heat exchange tubes in a heat exchanger, consisting of horizontal beams arranged one above the other, with individual rows of heat exchange tubes disposed perpendicular to its vertical plane, characterized in that in horizontal bar beams (2) of circular cross section recesses (4) are formed on the circumference at the desired spacing (3), the side surfaces for receiving the heat exchange tubes (1) being in the form of two opposing truncated cones, wherein the recesses (3) are formed in the opposite direction. the rings (5) are provided with an upper and a lower bearing surface (6) which abut one another and their height (7) coincides with the desired vertical spacing (8) of two heat exchange tubes (1) arranged one above the other.