DE1501615A1 - Verfahren zur Waermeuebertragung und Waermeuebertrager zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Waermeuebertragung und Waermeuebertrager zur Durchfuehrung des Verfahrens

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

1 5 O 1 6 1
P. 3977
Gebrüder Sulzer, Aktiengesellschaft, Winterthur/Schveiz
Verfahren zur Wärmeübertragung und Wärmeübertrager zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmeübertragung von einem ersten Medium auf ein zweites Medium, das in Rohren geführt ist, die sich in einem länglichen Genäuse befinden, wobei an dem einen Ende des Gehäuses der Eintritt und der AustrJ.tt des wärmeabgebend en Mediums erfolgt and an* dem anderen Lnie des Gehäuses aie Strömung de?; wärmeabgebenden Mediums <.im%f'ier.kt wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das wärmeabgf :-<onae Medium den öle Poare en: hai tender. Raum irr· versnt 1 K: he η in Längsrichtung durchströmt und r:aoh der tPilerikung am UηώRi- rer«i■? des Genäuses teils in einer Scnicht entlang der Wand des Gehäuses und tails durch einen innerhalb des Rohrbündel £ in der ;;in^sachse des Gehäuses verlaufenden Kanal dem Austritt zugefllnrt wird.
Der WdrrneUtertrag^r zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem Gehäuse eine Schale angeordrr.i'; -1 ■ t, weiche eine Elntr ί ttsöffnurg für ein wärmeabge-
aui'wo' ;:t;, ΰϊ'·;ί welche i,oh"-/; enthält, : 11 ·.? von einem : 9 i? 2 "'" / ΰ ν 3 9 BAD ORIGINAL
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värmeaufnehmenden Medium durchströmt sind, und dass die Schale einen innerhalb derselben In Längsachse verlaufenden Kanal aufweist, derart, dass durch -»n Kanal und durch einen zwischen der Wand des Gehäuses und der Schale befindlichen Raum das wärmeabgebsnd© Medium, nach der Wärmeabgabe an die Rohre und ansehli<&ssender Umlenkung, der Im Gehäuse befindlichen Austritt soff nung zuströmt.
Die Erfindung ist insbesondere für Wärmeübertrager von Bedeutung, wich· ale ZwangdiirchlaufdsjEpferztuger in Reaktoranlagen verwendet werden.
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.
Es seigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemässen Wärmeübertrager mit einem Atomreaktor in vertikaler Ausführung, halb in einem Längsschnitt und halb in Ansicht gezeichnet.,
Fig. 2 einen Wärmeübertrager In einer anderen vertikalen Ausführungsart >in einem Schnitt nach der Linie II - II in der Fig. 3 ,,
Fig. 3 und 4 Horizontalschnitte nach den Linien III - III
bzw. IV - IV In Fig. 2 und
Fig. 5 eine Ansicht des in FIg. 2 dargestellten Wärmeübertragers von unten.
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In d«r FIf. 1 let tin Wärmeübertrager 1 mit einem gasgekühlten Reaktor 2 verbunden. Der Reaktor 2 ist mit zwei Umwälzgebläsen 3 versehen und enthält in einem Gehäuse θ einen Moderator 4 mit Kanülen 5, in denen Spaltstoffstäbe 6 untergebracht sind. Zwischen einer den Moderator 4 umgebenden Schale 7 und dem Gehäuse β befindet sich ein ringförmiger Zwischenraum 9. Das Gehäuse 8 des Reaktors 2 1st mit dem Gehäuse 18 des Wärmeübertragers 1 in einer halsförmigen Einschnürung verbunden. In dieser Einschnürung befindet sich ein Verteilstück 10, welches die halsförmig verengte Schale 7 mit einer im Gehäuse 18 angeordneten zylindrischen Schale 15 verbindet. Die Schale 15 hat
die Form einer mit der Oeffnung nach unten gerichteten Glocke, die im unteren Teil des Gehäuses 18 abgestützt ist, wobei zwischen der Wand des Gehäuses 18 und der Schale 15 ein ringförmiger Zwischenraum 19 gebildet ist. Die mit seitlichen Oeffnungen 17 versehene Schale 15 ist nach oben durch eine Kalotte abgeschlossen, welche zwei Oeffnungen 22 für die Kanäle des Verteilstückes 10 enthält sowie eine Oeffnung für einen innerhalb der Schale 15 in der Längsachse des Gehäuses 18 verlaufenden Kanal 16, der in den Raum oberhalb der Kalotte 20 mündet. Die Schale 15 und die Wand des Kanales 16 begrenzen einen ringförmigen Raum 11, in dem sich Rohrbündel befinden, welche einen
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Ueberhititr 12, einen ZviechenUberhitzer 13 sowie einen Verdampfer und Vorwärmer 14 bilden. Die Rohrbündel sind mit Rohren 23 verbunden, welche am unteren Ende durch die Wand des Gehäuses 18 geführt elnd.
Durch die Umwälzgebläse 3 wird in den Reaktor 2 ein gasförmiges Kühlmedium gefördert und zum grösäten Teil den Kanälen 5 des Moderators 4 zugeführt. Der restliche Teil des Kühlmediums durchströmt den Zwischenraum 9 und kühlt dabei die·- Wand des Gehäuses 8. Das in den Kanälen 5 erwärmte Kühlmedium gelangt über das Verteilstück 10 durch dte Oeffnungen 22 in den Raum 11 und umströmt unter Wärmeabgabe die Rohre der Rohrbündel 12, 13 und 14, welche von einem verdampfbaren, bzw. verdampften wärmeaufnehmenden Medium durchströmt sind.
Die Zufuhr bzw. die Abfuhr des wärmeaufnehmenden Mediums erfolgt durch die Rohre 23, welche die Rohrbündel 12,13,14 mit einem nicht dargestellten Wärmeverbraucher, z.B. einer Dämpfkraft - oder Heizanlage, verbinden.
Nach Umströmen der Rohrbündel 12,13,14 wird das nunmehr abgekühlte gasförmige Kühlmedium aus dem unteren Teil des Ring- ' raumes 11 teils in den Kanal 16 und teils durch die Oeffnungen 17 in den Zwischenraum 19 geführt, bei dessen Durchströ-
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raung die .Wand dta Qthftuses 18 gekühlt wird. Durch die Räume und 16 gelangt das Kühlmedium in die Leitungen 21, wobei das durch den Kanal 16 strömende Medium sich mit dem aus dem Zwischenraum 9 zugefUhrten Medium vor dem Eintritt in die Leitungen 21 vereinigt.
Das die Leitungen 21 durchströmende Kühlmedium wird durch die Umwälzgebläse 3 atm Reaktor erneut zugeführt.
Der in der Pig, 2 dargestellte Wärmeübertrager 1 ist ähnlich dem in der Fig. 1 dargestellten, mit ähnlichen Teilen 11 bis 16, 18, 19. Die Schale 15 ist oben durch eine Kalotte 30 abgeschlossen, welche einen Stutzen 3,1 und eine Osffnung für den Verbindungskanal 36 zum Kanal 16 enthält, Das Gehäuse 18 1st am oberen Ende durah eine Kalotte 40 abgeschlossen, welche mit einem Stutzen 41 versehen ist. Der untere Teil des Gehäuses enthält einen Zwischenring 42, auf dem die Schale 15 abgestützt ist sowie eins untere Kalotte 43, die auf eir.-j-n Lagerring 46 ruht. In der unteren Kalotte 4 3 ist ein von einem Schaufelfängerring 4? umgebenes UmwälzgeblMse 33 mit einer ringförmigen Eintrittsöffnung 32 und einem ringförmigen Diffu-. sor 34 angeordnet, welcher durch ein Verteilstück 35 an den Kanal 16 und an radiale Arme 37 angeschlossen ist. Die Arme 37, 38 und 39 verbinden die Schale 15 mit der Wand des
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Kanäle« 16. Im Uftk«hrr*iufi des Gehäuses ,unterhalb der Abstützung der Schale 15,sind Rohr· 44, 45, 52, 53 durch die vom Zwischenring 42 und von der unteren Kalotte 4 3 gebildete Wand nach aussen geführt. Innerhalb der Schale 15 befindet sich ein nach oben offener zylindrischer Mantel 48, der die Rohrbündel 13, 14 umgibt und dessen unteres Ende in ein Verbindungsstück 50 mündet, das unten an die untere Kalotte 43 anschllesst. Zwischen dem Mantel 48 mit dem Verbindungsstück 50 und der Schale 15 ist ein ringförmiger Zwischenraum 49 gebildet. * '
Aus einem nicht dargestellten Druckgefäss eines Reaktors wird durch den Stutzen 31 erwärmtes gasförmiges Kühlmedium dem Raum zugeführt. Nach Umströmen der schraubenförmig gewundenen Rohrbündel 12, 13, 14 gelangt das nunmehr abgekühlte Kühlmedium in die im Umkehrraum des GefMsses befindliche Eintrittsöffnung des Uaiwälzgebläses 33 und wird in das Verteilstück 35 weitergefördert. Ein Teil dieses Mediums wird durch die Kanäle 16 und 36 in den zwischen den Kalotten 30 und 40 gebildeten Sammelraum geführt. Der übrige Teil durchströmt die hohlen radialen Arme 37 und gelangt durch der Zwischenraum 19 ebenfalls in den zwischen den Kalotten 30 und 40 gebildeten Sammelraum. Aus diesem Raum wird das Kühlmedium durch den Stutzen 41 in das nicht
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dargestellt! Druckgtflss des Reaktors wieder zurückgeführt.
Die vom Kühlmedium durchströmten Arme 37 dienen ebenso wie die nicht durchströmten Arme 38 und 39 zur Abstützung der Rohrbündel 12, 13 und 14. '
Die Rohre 44, 45, 52, 53 sind an nicht dargestellte Rohrleitungen angeschlossen, welche zu einer ebenfalls nicht dargestellten Dampfkraftanlage gehören. Das wärraeaufnehmende Medium wird durch die Rohre 44 dem Vorwärmer- und VerdampferrohrbUndel 14 zugeführt. D&u verdampfte Medium gelangt anschliessend durch die Rohre 51 in das Ueberhitzer-Rohrbtlndel· 12. Das darin überhitzte Medium wird durch die im Zwischenraum 49 verlegten Rohre 52 aus dem Wärmeübertrager hinaus und an einen Wärmeverbraucher der nicht dargestellten Dampfkraftanlage abgeführt. Nach teilweiser Entspannung wird das Medium anschliessend durch die Rohre 45 dem ZwischenUberhitzer-Rohrbündel 13 zugeführt. Nach der Wärmeaufnahme wird das neuerlich überhitzte Medium durch die Rohre 53 aus dem Wärmeübertrager hinaus und an einen weiteren Wärmeverbraucher abgeführt.
Die Rohre 44, 45 mit den Rohrbündeln 13, 14 sind von den eine höhere Temperatur aufweisenden Rohren 52, 53 durch die Wand des Mantels 48 und des Verbindungsstückes 50 getrennt.
In Fig. 3 sind die radialen Arme 38 gezeigt, auf denen das
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Ronrbtindiil 14 abftstützt 1st und durch die aus dem Verteilstück 35 dtm Zwischenraum 19 ein Teil de· Kühlmediums zugeführt wird.
In der Fig. 5 ist die Anordnung der das Gehäuse durchdringenden Rohre 44, 45, 52, 53 dargestellt.
Die beschriebene Konstruktion ermöglicht eine besonders gedrängte Bauweise mit kleinen Abmessungen des Gehäuses und kleinen Wandstärken. Diese Vorteile sind mit dem einer guten Zugänglichkeit der einzelen Elemente verbunden, wodurch der Zusammenbau des,Wärmeübertragers vereinfacht wird.
Bei einem bevorzugten Montagevorgang sind beim ersten Montagöschritt die Tragarme 37 bis 39 ^n der Wand des Kanales freitragend angeordnet. Auf den Tragarmen werden die Rohrbündel 12 bis 14 montiert und die inneren Verbindungen zwischen den RohrbUndeln hergestellt. Nach Anbringen des Mantels 48 wird die Schale 15 als Ganzes oder in Teilstücken über die Rohrbündel 12 bis 14 geschoben und mit den Tragarmen 37 bis 39 sowie mit der den Kanal 36 enthaltenden Kalotte 30 verbunden, wobei alle diese Elemente im wesentlichen vom Kanal 16 getragen werden.
Beim zweiten Montageschritt wird die Schale 15 auf den mit der unteren Kalotte 43 verbundenen Zwischenring 42 gesetzt, wobei nunmehr die Schale 15 als Träger für die Rohr-
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bündel 12 bis 14 und für den Kanal 16 dient.
Beim dritten Montageechritt wird das Gehäuse 18 über die Schale 15 geschoben und mit dem Zwischenring 42 sowie mit der Kalotte 40 verbunden. Im Umkehrraum werden die Verbindungsleitungen 44, 45 und das Verbindungsstück 50 sowie das Umwälzgebläse 33 mit dem Schaufelfängerring 47 montiert.
Bei einer abgewandelten Ausfuhrungsform der Erfindung können aueser den Armen 3? auch die Arme 38, 39 hohl und von einem Teil dee gekühlten wMnneabgebenden Mediums durchströmt sein, welches aus dem Kanal 16 abgezweigt und nach Kühlung der Arme 38, 39 wieder in diesen zurückgeführt wird. Bei einer weiteren Ausführungaform wird das die Arme 38, 39 durchströmende Medium a@m Raum 19 zugeführt, wo es sich mit dem durch die Arme 3? eingebrachten Medium vereinigt.
In dem erfindungsgemässen Wärmeübertrager kann als wärmeaufnehmendea Medium Wasser oder, ein anderes flüssiges Mittel erhitzt oder verdampft werden. Mit dem erzeugten Dampf können auch andere als die in der Beschreibung erwähnten Zwecke verfolgt werden.
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Claims (13)

PatentaniPrüche
1. Verfahren gor Wärmeübertragung Ton eine« ersten Medium auf tin weite· Medium, das in Rohren geführt 1st, die sieh im «ines länglichen Gehäuse befinden, wobei an dem einen End« d«s Gehäuse· der Eintritt und der Austritt des wärmeabgebenden Mediums erfolgt und an den anderen finde des Gehäuses die Strömung des wärmeabgebenden Mediums umgelenkt wird, dadureh g#ki!ifii$iehBet, dass da· wärmeatogttond· Medium den die Rohre «nthclttnddn Raue la wesentlichen in Längsrichtung durchströmt und IMSiSi der Umlenkung am Uiakehrende des Gehäuses teils in einer Schicht entlang der Wand des Gehäuses und teils durch 8iß«is tor)* fhalb des RohrMindels in der Längsachse des Gehäuses verlaufenden Kanal dem Austritt zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wäraeaufnthatndle Medlua a» Umkehrende des O# haus es den Bohr^ttndeX zugeführt fegw, abgeführt vird.
3. Wirawüberträger zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in eine« Gehäuse (18) eine Schale (15) angeordnet 1st, welch· «In« Eintrittsöffnung (22, 31) für ein wärmeabgebenctts Medium aufweist, und welche
Rohre enthält, die von einem wärmeaufnehmenden Medium durch-
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itrömt find, und dass die Schale (15) einen innerhalb derselben in Längsachse verlaufenden Kanal (16) aufweist, derart, dass durch den Kanal (16) und durch einen zwischen der Wand des QehXuses (18) und der Schale (15) befindlichen Raum (19) das vMraeabgebende Medium, nach der Wärmeabgabe an die Rohre und mnschllessender Umlenkung, der im Gehäuse (18) befindlichen Auitrlttsöffnung (41) «uströmt.
4. Wärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet! dass die Wand des in Längsachse des Gehäuses (18) verlaufenden Kanäles (16) mit der Wand der Schale (15) durch radiale Arme (37, 38, 39) verbunden ist, auf denen die Rohre abgestützt sind.
5. Wärmeübertrager nach Anspruch 3 mit einem Förderorgan für das vKrmeabgebende Medium, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderorgan (33) am Umkehrende des Gehäuses (1Θ) angeordnet 1st.
6. Wärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vom wärmeaufnehmenden Medium durchströmten Rohre (23, 44, 45, 52, 53) durch die Wand des Gehäuses (18, 42, 43) nach aussen geführt sind.
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7. Wärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekenn - zeichnet, dass die Schale (15) die Form einer Glocke aufweist, deren Oeffnung gegen das Umkehrende des Gehäuses (1Θ) gerichtet ist, und dass die vom wärmeaufnehmenden Medium durchströmten Rohre (23, 44, 45, 52, 53) in den Umkehrraum und aus dieses durch die'Wand des Gehäuses (18, 42, 43) nach aussen geführt sind.
8. Wärmeübertrager nach Anspruch 3 in vertikaler Anordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr und die Abfuhr des wärmeabgebenden Mediums am oberen Ende des Gehäuses (18, 30) erfolgt und dass die Schale (15) im unteren Ende des Gehäuses (18, 42) abgestützt ist.
9. Wärmeübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der radialen Arme (37, 38, 39) hohl und vom gekühlten wärmeabgebenden Medium durchströmt ist.
10. Wärmeübertrager nach Anspruch 9,' dadurch gekennzeichnet, dass durch die hohlen Arme (37, 38, 39) der Kanal (16) in der Längsachse des Gehäuses (18) mit dem Raum (19) zwischen der Wand des Gehäuses (18) und der Schale (15) verbunden ist.
11. Wärmeübertrager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zunächst dem Umkehrende befindlichen radialen
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Arm« (37) zur linführung eines Teiles des wär"meabgebenden Mediums in den Rau« (19) zwischen der Wand des Gehäuses (18) und der Schal· (15) dienen.
12. Wärmeübertrager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dl· zunächst dsm Umkehrende befindlichen radialen Ars· (37) für die Durchströmung nur eines Teiles des in den Raul (19) zwischen der Wand des Gehäuses (18) und der Schal· (15) zu führenden wärmeabgebenden Mediums dimensioniert sind, während der Rest durch näher dem Eintrittsende d·· Gehäuses angeordnete Tragarme (38, 39) zugeführt wird.
13. Verwendung eines Wärmeübertragers nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass er la Zusammenhang mit einem Atomreaktor und einer Dampfkraftanlage so arbeitet, dass dem Wärmeübertrager al· wärmeabgebendes Medium ein im Reaktor erwärmt·· Kühlmittel zugeführt wird, welches nach Abkühlung wieder zum Reaktor zurückgeführt wird und dass als wärmeaufnehmendei Medium Waiser verwendet wird, das im Wärmeübertrager erwärmt, verdampft und nach Ueberhftzung der Dampfkraft« anlag· zugeführt wird.
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DE19651501615 1965-02-16 1965-02-24 Verfahren zur Waermeuebertragung und Waermeuebertrager zur Durchfuehrung des Verfahrens Pending DE1501615A1 (de)

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