DE1551021A1 - Forced circulation heat exchanger - Google Patents
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Description
PIVES-EEIIHÖEIPIVES-EEIIHÖEI
Wärmeaustauscher mit erzwungenem UmlaufForced circulation heat exchanger
Priorität: Frankreich, vom 8. November 1965Priority: France, 8 November 1965
Gegenstand der Erfindung ist ein Wärmeaustau- scher mit erzvmngenem Umlauf, welcher vorzugsweise einen Dampferzeuger bildet und Bündel von geraden lotrecht angeordneten Hohrelementen aufweist, in welchen ein zu verdampfendes Strömungsmittel strömt, wobei die Rohrelemente in wenigstens einem Mantel angeordnet sind, in welchem gegensinnig zu dem zu verdampfenden Strömungsmittel ein Wärmeträger strömt.The invention relates to a heat exchanger with ornate circulation, which is preferably a steam generator forms and has bundles of straight vertically arranged Hohrelemente, in which a fluid to be evaporated flows, wherein the pipe elements are arranged in at least one jacket, in which the opposite direction to the to be evaporated Fluid a heat transfer medium flows.
Ein derartiger Austauscher ist insbesondere zur Benutzung in einem Kernkraftwerk bestimmt, in welchem sich der Austauscher in einer den Reaktor enthaltenden Kammer befindet. In einer derartigen Anlage wird der zu kühlende Wärmeträger imSuch an exchanger is intended in particular for use in a nuclear power plant in which the Exchanger is located in a chamber containing the reactor. In such a system, the heat transfer medium to be cooled is in the
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allgemeinen durch Kohlensäureanhydrid gebildet, welches das Kühlmittel des Reaktors bildet, während doü zu. erwärmende Strömungsmittel Wasser ist.generally formed by carbonic anhydride, which forms the coolant of the reactor, while doü to. warming fluid is water.
Bekanntlich befindet sich das in dem Austauscher strömende Wasser nacheinander in den geraden Rohrelementen in flüssigem Zustand in einen ersten "Vorwärmer" genannten Abschnitt, im Zustand eines Ge-iischs von Wasser und Wasserdampf in einem zweiten "Verdampfer" genannten Abschnitt und schliess-Iicn im Dampfzustand in einem dritten "überhitzer" genannten Abschnitt.As is known, the water flowing in the exchanger is located one after the other in the straight pipe elements in liquid state in a first section called "preheater", in the state of a mixture of water and water vapor in a second section called "evaporator" and closing in the steam state in a third section called "superheater".
Die Tatsache, dass diese Austauscher innerhalb der den Reaktor enthaltenden Kammer untergebracht werden müssen, hat infolge des geringen verfügbaren Plataos erhebliche Schwierigkeiten zur Folge, ua die verschiedenen -Rohrleitungen zur Wasserzufuhr und Dampfabfuhr unterzubringen, welche nicht unmittelbar an dem Wärmeaustausch teilnehmen, da man eine möglichst grosse Zahl von Rohrelemeiiten für den Wärmeaustausch, unterbringen muss, um einen grösstmöglichen Wirkungsgrad zu erzielen· Ähnliche Schwierigkeiten treten bei der Unterbringung der Ipaganordnung auf.The fact that these exchangers must be housed within the chamber containing the reactor, has considerable difficulties due to the limited amount of space available result, including the various pipelines for To accommodate water supply and steam discharge, which do not participate directly in the heat exchange, as one is possible large number of pipe elements for heat exchange, must accommodate in order to achieve the greatest possible efficiency · Similar difficulties arise in accommodating the ipag assembly.
Da dieee Austauscher übrigens praktisch unzugänglich sind, sobald der Reaktor arbeitet, ist jede Eeparatur während des Betriebes ausgeschlossen, so dass wesentlich ist, zu verhindern, dass Unsymmetrien in der Kühlung des Wärmetfägers auftreten können, wenn gewisse Rohrelemente nicht mit Wasser gespeist v/erden.As the exchanger is practically inaccessible are, as soon as the reactor is working, any repair during operation is excluded, so that it is essential to prevent asymmetries in the cooling of the heat exchanger from occurring if certain pipe elements are not connected to water fed v / earth.
Gegenstand der Erfindung ist ein Wärmeaustauscher, welcher den verschiedenen Erfordernissen der Ausrüstung von Kernkraftwerken besonders gut angepasst und insbeson-The invention relates to a heat exchanger which can meet the various requirements of the equipment of nuclear power plants particularly well adapted and in particular
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dere dadurch bemerkenswert ist, dass er durch identische nebeneinanderliegende Einheitstafeln gebildet wird, welche eine gewisse Zahl von identischen Rohrelementen enthalten und zu getrennten identischen Einheiten zusammengefasst sind, deren jede einen Eleraentaraustauscher bildet, wobei diese Einheiten so vereinigt sind, dass sie in einer zu den Achsen der Hohrelemente. senkrechten Ebene die Form eines vieleckigen. Kranzes haben, so daas einerseits zwischen dem äusseren Umriss des Kranzes und der Y/and der Kanner, in welcher die Einheiten untergebracht sind, und andererseits in dem mittleren Abschnitt des Kranzeswhich is notable for the fact that it is characterized by identical adjacent Uniform panels are formed, which have a certain Number of identical pipe elements included and separated identical units are combined, each of which forms an Eleraenta exchanger, these units so combined are that they are in one to the axes of the hearing elements. perpendicular plane has the shape of a polygonal. Wreath, so there is on the one hand between the outer outline of the wreath and the Y / and the Kanner in which the units are housed, and on the other hand in the central section of the rim
freie Räume für die Unterbringung der Traganordnung und äen Durchtritt der Wassersufuhrrohre und der Dar.pfabfuhrrohre entstehen. free spaces for accommodating the support assembly and AEEN passage of Wassersufuhrrohre and Dar.pfabfuhrrohre arise.
Diese Anordnung ermöglich": insbesondere, eineThis arrangement enables ": in particular, a
vollkommen homogene Verteilung einer sehr gros.-en Zahl von Austauschrohrelementen in der Jen Reaktor enthaltenden Kanner zu erzieleni \vrobei gleichzeitig die für den Zugang su dem oberen Teil des Austauschers erforderlichen Räume geschaffen v/erden. Man. erhält so einen hohen Füllkoeffizienten, d.h. einen hohen Wirkungsgrad des Austauschers und eine zweckiaässige Ausnutzung ύ des verfügbaren Plaices.completely homogeneous distribution of a very gros.-en number of exchange tube elements in the reactor containing Jen Kanner to erzieleni \ v r obei simultaneously su for access to the upper part of the exchanger spaces created required v / ground. Man. thus obtains a high filling coefficient, ie a high degree of efficiency of the exchanger and an expedient utilization ύ of the available plaice.
Gemäss einen v/eiteren Kennzeichen der Erfindung sind die Einheiten so miteinander vereinigt, dass sie einen sechseckigen Krana bilden.According to a further characteristic of the invention, the units are combined with one another in such a way that they form one hexagonal crana.
Diese Sechseckfora ist besonders zweckmässig, wenn die Kammer einen kreisförmigen Umriss besitzt.This hexagonal shape is particularly useful when the chamber has a circular outline.
Gemäss einen weiteren Kennseichen der Erfindung wird jede Sinheitstafel durch eine Schar von Rohrelementen gebildet, deren Achsen in derselben Ebene liefen und welche, anAccording to a further characteristic of the invention, each sinality table is formed by a group of tubular elements, whose axes ran in the same plane and which ones to
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jedem Ende mit einem einzigen Sammelrohr verbunden sind, dessen Achse in der gleichen Ebene wie die Achsen der Rohrelemente liegt.at each end connected to a single manifold, the axis of which is in the same plane as the axes of the pipe elements lies.
Diese Verteilung der Rohrelemente auf ebeneThis distribution of the pipe elements on plane
Tafeln, welche somit leicht nebeneinandergesetzt v/erden können, vereinfacht„die. Herstellung des Austauschers sowie seinen Zu- · sammenbau beträchtlich.Boards, which can thus easily be placed next to one another, simplify “the. Manufacture of the exchanger as well as its supply assembly considerable.
Gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung sind die Rohrelemente einer jeden Tafel mit wenigstens einem der Sammelrohre über biegsame Verbindun,;;sleitungen verbunden, deren Achsen in der gleichen Ebene wie die Achsen der Rohrelemente liegen, wobei die Teilung der Anschlüsse dieser Verbindungsrohre an das entsprechende Sammelrohr kleiner als die Teilung der Rohrelemente ist.According to a further characteristic of the invention, the tubular elements of each panel are provided with at least one The collecting pipes are connected by flexible connections, the axes of which are in the same plane as the axes of the pipe elements lie, the division of the connections of these connecting pipes to the corresponding manifold smaller than the division the pipe elements is.
Das Vorhandensein der biegsamen Leitungen gestattet den Ausgleich der Differentialdehnungen, welche zwischen den verschiedenen Rohren ein und derselben Tafel auftreten können, und da die nur in zweiter Linie an dem Wärmeaustausch teilnehmenden biegsamen Leitungen durch einfache Rohre gebildet werden können, deren Durchmesser erheblich kleiner als der der Rohrelemente ist, können dichter beieinanderliegende Anschlusspunkte vorgesehen v/erden, als dies bei einem unmittelbaren Anschluss der Rohrelenente möglich wäre. Man kann daher Sammelrohre benutzen, deren Länge kleiner als die der Tafel ist, wo-The presence of the flexible pipes makes it possible to compensate for the differential expansions which can occur between the various pipes of the same sheet, and since the flexible pipes which only take part in the heat exchange can be formed by simple pipes, the diameter of which is considerably smaller than that of the Pipe elements can be provided connection points that are closer together than would be possible with a direct connection of the pipe elements. You can therefore use manifolds whose length is less than that of the table, where-
Q durch Platz gespart wird, v/elcher zweckmässig für den DurchtrittQ is saved by space, which is useful for passage
oo der verschiedenen Zufuhr- und Abfuhrleitungen ausgenutzt werden oooo the various supply and discharge lines are used oo
-» kann.-" can.
^ Λ> .Gemäss einem v/eiteren Kennzeichen der Erfin-^ Λ>. According to another characteristic of the invention
„* dung besitzen die Austauschereinheiten im Schnitt durch eine The exchange units have an average of one
zu den Achsen der lehrelemente senkrechte Ebene eine Vieleckform. to the axes of the teaching elements perpendicular plane a polygonal shape.
j BAD ORIGINAL COPY j BAD ORIGINAL COPY
Diese Einheiten können im Querschnitt die Fora eines Rechtecks, eines Quadrats, einesiRhombus, eines Parallelogramms, eines Sechsecks oder eines regelmässigen oder unregelmässigen Vielecks haben, wobei diese Form entsprechend dem für den Austauscher in der den Reaktor enthaltenden Kammer verfüg-These units Fora a R e chtecks, a square, einesiRhombus, a parallelogram, a hexagon or a regular or irregular polygon may have in cross-section, said form corresponding to the availability of the exchanger in the reactor chamber containing
baren Platz-gewählt-wird. a place-is-chosen.
Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung besitzen diese Einheiten einen Querschnitt in Form eines Rhombus.According to one embodiment of the invention these units have a cross section in the form of a rhombus.
Der rhombusförniige Querschnitt gestattet, fürThe rhombus-shaped cross-section allows for
das Rohrnetz eine Teilung in Form eines gleichseitigen Dreiecks zu erhalten, welche die beste Grleichmässigkeit der Verteilung des Wärmeträgergases gewährleistet. Ferner gestattet, falls die Kammer, in welcher der Austauscher untergebracht ist, kreisförmig ist, die Verwendung von Einheiten in Rhombusform die günstigst'e Ausnutzung dec verfügbaren Platzes.the pipe network to obtain a division in the form of an equilateral triangle, which gives the best uniformity of distribution of the heat transfer gas guaranteed. Furthermore, if the chamber in which the exchanger is housed, it is circular is, the use of units in the shape of a rhombus is the best way of utilizing the available space.
Ferner werden erfindungsgemäss mehrere voneinander unabhängige Ströinungskreise für das zu erwärmende Strömungsmittel vorgesehen, z.B. vier Strömungskreise, mit tierenFurthermore, according to the invention, several of each other independent flow circuits for the fluid to be heated provided, e.g. four flow circles, with animals
jedem jede vierte Tafel derselben Einheit verbunden ist.every fourth table of the same unit is connected.
Man erhält so in Wirklichkeit vier getrennteYou actually get four separate ones
Austauscher, welche vollständig voneinander getrennt aber miteinander verschachtelt sind, was gestattet, im Falle des Versagens der Speisung eines oder mehrerer dieser Aus-tauscher unzulässige Unsymmetrien in der Kühlung des Kühlmittels des Reaktors zu vermeiden.Exchangers that are completely separate from each other but with each other are nested, what is permitted, in the event of failure of the supply of one or more of these exchangers, impermissible To avoid asymmetries in the cooling of the coolant of the reactor.
ο ■ο ■
to Die Erfindung ist nachstehend unter BezugnahmeThe invention is hereinafter referred to
co auf die. Zeichnung beispielahalber erläutert. co on the. Drawing explained by way of example.
> Fig. 1 zeigt schematisch eine Draufsicht eines> Fig. 1 shows schematically a plan view of a
^3 erfindungsgemässen Auatauüchers, welcher teilweise gemäss vier Sektoren A, B, C und D geschnitten ist, so dass die auf ver-^ 3 Auatauüchers according to the invention, which is partially cut according to four sectors A, B, C and D, so that the on
^ . BAD OBIGiNAt GOPY^. BAD OBIGiNAt GOPY
schiedenen Höhen liegenden verschiedenen Bestandteile des Austauschers sichtbar werden.Different parts of the exchanger are located at different heights become visible.
Pig· 2 zeigt in einer Seitenansicht unter Wegbrechunj von Seilen einen durch eine Einheitstafel gebildeten Teil a es Austauschers.Pig 2 shows in a side view breaking away of ropes a part of the exchanger formed by a unit table.
Pig. 3 ist ein Schnitt l"n^c der Linie III-III der Pig. 2.Pig. 3 is a section 1 "n ^ c of the line III-III of Pig.
Pig. 4 ist eine von der Seite gesehene Teilansicht des Austauschers, v/elche zwei durch nebeneinanderliegende Einheitstafeln gebildete Einheiten zeigt, von denen die eine in Ansicht und die andere im Sc.mitt dargestellt ist.Pig. 4 is a partial view seen from the side of the exchanger, v / which two through adjacent Unit tables shows units formed, of which one is shown in view and the other in Sc.mitt.
Pig. 5 ist eine Teilansicht des oberen Teils einer in Pig. 4 dargestellten Einheit in grössereci Ii aß st ab.Pig. Fig. 5 is a fragmentary view of the upper portion of a in Pig. 4 unit shown in larger ci Ii ate st.
Pig. 6 ist eine Seitenansicht der übereinanderliegenden Scharen der Rohre zur Speisung der V/assersammelrohre einer Einheitstafel.Pig. 6 is a side view of the superimposed Flocks of pipes for feeding the water collecting pipes a standard table.
Pig. 7 ist ein Schnitt längs der Linie VII-VII der Pig. 6.Pig. 7 is a section along the line VII-VII the pig. 6th
Pig. S ist ein Schnitt längs der Linie VIII-VIII der Pig. 6.Pig. S is a section along line VIII-VIII of Pig. 6th
Pig. 9 ist eine schematische Draufsicht einer Einheit, welche die Dampfsammelröhre und die an diese angeschlossenen Dampfabfuhrrohre zeigt.Pig. Figure 9 is a schematic plan view of a unit comprising the vapor collection tube and those attached thereto Shows steam exhaust pipes.
Pig. 10 ist eine sehaubildliche Ansicht in grossem Maßstab, welche die Anbringung der Dampfsammelrohre an den Planschen der Traganordnung zeigt.Pig. 10 is a large-scale pictorial view showing the attachment of the steam headers shows on the splashing of the support assembly.
Pig· 11 ist eine Draufsicht der Traganordnung des AustaUBchers.Pig 11 is a top plan view of the support assembly of the exchanger.
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Fi;:. 12 ist ein Schnitt längs der Linie XII-XII der Fig.11.Fi;:. 12 is a section along the line XII-XII of Fig. 11.
Die dargestellte Ausführungsfora der Erfindung ist ein 'Wärmeaustauscher zur Dampferzeugung mit erzwungenem Umlauf, welcher in einer einen Kernreaktor enthaltenden Kammer untergebracht und zur Kühlung des gasförmigen Kühlmittels des Reaktors bestimmt ist, wobei der Umlauf des Kühlmittels in absteigender Richtung erfol.;t, während uer Umlauf des zu erwärmenden Strömungsniittels, Wasser oder Wasserdampf,, in aufsteigender Richtung vor sich geht. ^The illustrated embodiment of the invention is a '' Heat exchanger for steam generation with forced circulation, which housed in a chamber containing a nuclear reactor and is intended for cooling the gaseous coolant of the reactor, the circulation of the coolant in descending order Direction successful; t, during the circulation of the fluid to be heated, Water or water vapor, in an ascending direction going on. ^
Dieser Austauscher ist scliemati. cn in ^1Ig. 1 so dargestellt, dass die Ausbildung seiher verschiedenen Bestandteile sichtbar wird.This exchanger is scliemati. cn in ^ 1 Ig. 1 shown in such a way that the training is visible in its various components.
Hierfür ist Fig.i in vier Sektoren A, 3, G und D unterteilt, welche drei Schnitten in drei verschiedenen Ebenen (A, B, O) und einer Draufsicht (D) entsprechen. Der Sektor A entspricht den untersten Abschnitt des Aurtauschers. Der Sektor B neigt die Scharen der Speiserohr ;> der Wassersaninelrolire.- Der Sektor C zeigt die in dem unteren Teil der -Jinheitstafeln liegenden Yf asser sanuelrohre. Schliesslich zeigt der Sektor D die Dampf- ™ abfuhrrohre.For this purpose Fig.i is in four sectors A, 3, G and D. divided, which correspond to three sections in three different planes (A, B, O) and a plan view (D). Sector A corresponds to the lowest section of the aur exchanger. Sector B inclines the flocks of the esophagus;> the water sanine roll .-- The Sector C shows those in the lower part of the unit tables Yf ater plumbing pipes. Finally, sector D shows the steam ™ discharge pipes.
Der Austauscher wird im wesentlichen .lurch ebene Einheitstafeln 1 (Fi^.2) gebildet, deren jede eine gewisse Zahl von lotrechten geraden Rohrelemeiiten 2, welche eine Schicht von Rolireii bilder,, deren Achsen in einer 3bene liegen, und zweiThe exchanger is essentially flat Uniform tables 1 (Fi ^ .2) are formed, each of which has a certain Number of perpendicular straight pipe elements 2, which one layer von Rolireii pictures, whose axes lie in a 3-plane, and two
weist Sammelrohre auf, von denen das eine,3,auf/ in dem unteren Teilhas headers, one of which, 3, on / in the lower part
der Tafel liegt und zur Speisung mit flüssigem Wasser dient, während das andere, 4 , in dem oberen Teil der Tafel liegt und für die Dampfabfuhr dient. Die Achsen dieser Saumelrohre liegen in der gleichen Ebene wie die äer Rohreleniente. Die Tafeln ■'-909881/0671 bad ORlSWLof the table and is used to feed with liquid water, while the other, 4, is in the upper part of the table and serves for the evacuation of steam. The axes of these Saumelrohre lie in the same plane as the outer Rohreleniente. The panels ■ '-909881 / 0671 bad ORlSWL
sind so nebeneinander gesetzt, dass sie rhombusförrnige getrennte im ganzen mit 5 bezeichnete Einheiten bilden. Jede einen vollständigen Elementaraustauscher bildende Einheit wird mit flüssigem Wasser dtrch ein Bündel von gebogenen mit 6 bezeichneten , Rohren gespeist, welches unter den Wassersammeirohren 3 angeordnet ist. Jede Einheit v/eist ferner über den Dampfsammelrohren 4 im ganzen mit 7 bezeichnete Bündel von Dampfabfuhrrohren auf.are placed side by side in such a way that they separate rhombus-shaped form units designated as a whole with 5. Each a complete The unit forming the elementary exchanger is mixed with liquid water dtrch a bundle of curved lines marked 6, Pipes fed, which are arranged under the water collection tubes 3 is. Each unit is also located above the steam headers 4 whole with 7 designated bundle of steam discharge pipes.
I1Ig. 1 zeigt nach die Gefässe 8 zur Wasserzufuhr und Dampfabfuhr, welche übrigens keinen 2eil der Erfindung bilden, sowie die (mit den Bündeln 6 verbundenen) WasserzufuhrleitungenI 1 Ig. 1 shows the vessels 8 for water supply and steam discharge, which incidentally do not form part of the invention, as well as the water supply lines (connected to the bundles 6)
^ und die (mit den Rohren 7 verbundenen) den Dampf abwärts führenden leitungen 10.^ and the (connected to the pipes 7) leading the steam downwards lines 10.
Die rhonbusfbrmigen Einheiten 5 sind so miteinander vereinigt, dass sie einen sechseckigen Kranz 11 bilden, welcher einerseits einen mittleren Raum 12 und andererseits zwischen den Aussenseiten des sechseckigen Kranzes 11 und der Wand 13 der kreis· fb"r;_igen Kar.uaer Räume 14 freilässt. Diese Räume 12 und 14 gewähren Zugang su dem oberen Teil des Austauschers und werden für.das Herunterführen der mit den Dampfabfuhrrohren 7 verbundenen, den Da:.:vf herunterführenden leitungen 10 sowie für verschiedene mitThe rhonbus-shaped units 5 are so with each other united that they form a hexagonal ring 11, which on the one hand a central space 12 and on the other hand between the Outer sides of the hexagonal ring 11 and the wall 13 of the circle fb "r; _igen Kar.uaer rooms 14 free. These rooms 12 and 14 allow Access to the upper part of the exchanger and be used for Down the associated with the steam discharge pipes 7, the Since:.: Vf down lines 10 as well as for various with
" den Reaktor verbundene Itohrleitungen aur feststellung eines Hüllenbruchs, zur Filterung des GOg usw. ausgenutzt. In diesen Raunen sind auch die !'eile der die Sinheiten 5 tragenden Anordnung angeordnet, insbesondere die den oberen Balken 15 tragenden Pfeiler, wie der in der lütte der Kammer angeordnete Pfeiler 15."It pipes connected to the reactor aur finding one Hull fracture, used to filter the GOg, etc. In these Murmurs are also the rush of the arrangement that supports the sinuses arranged, in particular the pillars supporting the upper beam 15, such as the pillar 15 arranged in the lute of the chamber.
Die Zahl der in jeder Binheitstafel 1 vorgesehenen Rolire ist verhältnismässig hoch und entsprechend der Teilung des ITetses, velclie einen Greiiz-weTt für den Durchmesser der Samnelrohre bestimmt, der abglichen Lan^e dieser Sammelrohre, undThe number of provided in each Binheitstafel Rolire 1 is relatively high and accordingly the division of the ITetses, velclie a Greiiz betting for the diameter of Samnelrohre determines the abglichen Lan ^ e of these collecting pipes, and
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den für diese Tafel zulässigen grös*sten Abmessungen, bestimmt, wobei diese Abmessungen in erster Linie von dem in der sur Aufnahme 'des Austauschers bestimmten Kammer vorfugbarenPlatz sov/ie von den 'Möglichkeiten der Handhabung und des Transports abhängen. In dem dargestellten Fall weist die Tafel 1 zweiunddreissig Rohrelemente 2 auf.the largest permissible dimensions for this table, determined, these dimensions being primarily different from that in the sur inclusion 'Space available for the exchanger in the specific chamber so / ie depend on the 'possibilities of handling and transport. In the illustrated case, the panel 1 has thirty-two tubular elements 2.
Der Anschluss dieser Bohrelemente 2 an das Wassersammelrohr 3 erfolgt durch biegsame Verbindungen 17 j welche den Ausgleich der Differentialdehnungen ermöglichen, welche zwischen den verschiedenen Rohrelenenten ein und derselben Tafel auftreten können. Diese !leitungen 17 sind so angebracht, dass ihre Achsen in der gleichen Ebene wie die Achsen der Rohrelemente 2 und der Sammelrohre 3 und 4 liegen (siehe Fig.3),The connection of these drilling elements 2 to the water collecting pipe 3 is made by flexible connections 17 j which the Make it possible to compensate for the differential expansions that occur between the various tubular elements of one and the same panel can. These! Lines 17 are attached so that their axes are in the same plane as the axes of the pipe elements 2 and the Header pipes 3 and 4 are (see Fig. 3),
Jede leitung 17 enthält zwei aufeinanderfolgende gegensinnige ICniee 18a, 18b, sodass sie drei etwa geradlinige Abschnitte 19a, 19]2> 19c, aufweist. Die leitungen 17 sind symmetrisch in Bezug ajtf eine zu der lad el senkrechte und durch die Mitte der Sanmelrohre 3 und 4 gehende Ebene P angeordnet. In der auf Fig.2 linken Hälfte der Tafel ist der erste Abschnitt 19a der am Ende liegenden leitung von rechts nach links geneigt, ihre zweiter Abschnitt 19b, von links nach rechts und schliesslich ihr dritter Abschnitt 19c, wiederum vonaschts nach litoks. Die Abschnitte 19a, 19]>» 19£ der am Ende der rechten halben Tafel liegenden leitung haben natürlich entgegengesetzte Schräglagen.Each line 17 contains two consecutive opposing ICniee 18a, 18b, so that they are three approximately straight lines Sections 19a, 19] 2> 19c. The lines 17 are symmetrical with respect to ajtf one perpendicular to the lad el and through the Middle of the Sanmel pipes 3 and 4 level P arranged. In the left half of the table in Fig. 2 is the first section 19a of the line at the end inclined from right to left, their second section 19b, from left to right and finally its third section 19c, again from ashhts to litoks. the Sections 19a, 19]> »19 £ der at the end of the right half panel lying lines naturally have opposite inclinations.
Die leitungen 17, in welchen das Wasser in flüssigem Zustand strömt, benötigen einen kleineren Durchtrittsquersehnitt als die Rohrelemente 2. Dieser kleine Querschnitt wird ausgenutzt, umjder Teilung der Anschlüsse der leitungen 17 aA die Wasseraammelleituag 3 einen erheblich kleineren Wert zu geben, als der teilung der Rohrelemente selbst» Dieser Unterschied der TeilungThe lines 17, in which the water in liquid State flows, require a smaller cross-section than the pipe elements 2. This small cross-section is used, around the division of the connections of the lines 17 aA the Wasseraammelleituag 3 to give a considerably smaller value than the division of the pipe elements themselves »This difference in division
«08881/0871«08881/0871
Y/ird dadurch ausgeglichen, dass allmählich die Schräglage des Abschnitts 1S'£ der Anschlussleitungen 17 verändert wird. Während • der öffnungswinkel zwischen dem ersten Abschnitt 1$a und den zweiten Abschnitt 19b, für alle Leitungen 17 sowohl der linken als auch der rechten Tafelhälfte der gleiche bleibt, nimmt der Winkel— zwischen- dem-Abschnitt 19b und dem Abschnitt 19c, von der— von der Symmetrieebene P am weitesten entfernten Leitung bis zu der dieser Symmetrieebene an nächsten liegenden Leitung zu, wobei dieser dritte Abschnitt bei den beiden mittleren Leitungen ■ praktisch in der "Verlängerung der Rohrelemente liegt, an welche sie angeschlossen sind.Y / is compensated by gradually increasing the inclination of the Section 1S '£ of the connecting lines 17 is changed. While • the opening angle between the first section 1 $ a and the second section 19b, for all lines 17 of both the left and the right half of the table remains the same, the angle between the section 19b and the section 19c from which from the plane of symmetry P the most distant line to the line closest to this plane of symmetry, where this third section in the two middle lines is practically in the "extension of the pipe elements on which they are connected.
Diese symmetrische Anordnung der Leitungen 17 in Bezug auf die Ebene P gestattet ihre Unterbringung in dem durch die beiden an den Enden der Tafel liegenden Eohrelemente begrenzten Raum.This symmetrical arrangement of the lines 17 with respect to the plane P allows them to be accommodated in the space limited by the two ear elements at the ends of the panel.
Die Rohrelemente 2 können durch ait Rippen versehene Elemente oder durch glatte Rohre gebildet werden und innen mit Vorrichtungen versehen sein, welche den Wärmeaustauschkoeffizienten erhöhen. Diese Rohrelemente sind an ihren Enden 20 verjüngt (siehe Pig. 3 bis 5), wodurch Schweißstellen vermieden werden können. Die Verjüngungen 20 werden so lang wie möglich gemacht, so dass ggfs. jedes Rohrelement unmittelbar mit dem entsprechenden Sammelrohr verbunden werden kann. Diese Verjüngungen werden dadurch erhalten, dass ggfs.. die äusserenThe tubular elements 2 can be provided with ribs Elements or are formed by smooth tubes and be provided inside with devices, which the heat exchange coefficient raise. These tube elements are tapered at their ends 20 (see Pig. 3 to 5), thereby avoiding welds can be. The tapers 20 are made as long as possible, so that, if necessary, each pipe element directly can be connected to the corresponding manifold. These tapers are obtained by the fact that if necessary .. the outer
Rippen des Rohrelements an den Enden desselben entsprechend abco Ribs of the tubular element at the ends of the same abco accordingly
° geschnitten werden.
co° be cut.
co
J£ . Die so gebildeten Einheitstafeln sind alleJ £. The unified tables formed in this way are all
•^ miteinander identisch, d.h. sie werden durch die gleiche Zal • ^ identical to each other, ie they are replaced by the same Zal
er) von Rohrelementen mit der gleichen Länge gebildet* wobei n'ar -*" d-ie Einschnürungen des oberen Abschnitts dieser RafcreHenieate ' ·er) formed by tubular elements of the same length * where n'ar - * "the constrictions of the upper section of this RafcreHenieate '·
in zwei nebeneinanderliegenden Tafeln, verschiedene Längen aufweisen, was gestattet, die Danpfeanuaelrohre 4 der einen gegenüber den anderen der Hohe nach zu versetzen und den in dem oberen Abschnitt einer jeden Einheit verfugbaren Platz am besten auszu-in two adjacent panels, of different lengths, which allows the Danpfeanuaelrohre 4 of the opposite offsetting the others in height and making best use of the space available in the upper section of each unit.
gengene
nutzen, wobei z.B. der zwischen den Verjungun/von zwei ungeradzahligen Rohrelenenten freigelassene Raum zur Unterbringung der SaBmebohre der geradzahligen Tafeln ausgenutzt wird. Hieraus ergibt sich, dass die Dampfsammelröhre 4 in zwei auf zwei verschiedenen Hohen liegenden Reihen angeordnet sind, wobei die Sanmelrohre einer Reihe den Zwischenräumen zwischen den Sammelrohren der anderen Reihe entsprechen (siehe Pig. 3 bis 5).use, e.g. the one between the two / of two odd numbers Rohrelenenten vacated space to accommodate the SaBmebohre the even-numbered tables is exploited. From this it follows that the steam collection tube 4 in two on two different High lying rows are arranged, with the Sanmelrohre a row the spaces between the header pipes correspond to the other row (see Pig. 3 to 5).
Die obigen Einheitstafeln werden so nebeneinandergesetzt, dass sie in dem dargestellten Fall einen rhombusfSriaigen Querschnitt haben, welcher bei einer kreisförmigen Kammer die bestmögliche Füllung sowie durch Ermöglichung einer Verteilung der Rohrelenente gemass einer Teilung in Form eines gleichseitigen Dreiecke eine gunstigste Verteilung der Wärmetragergase ermöglicht.The above standard tables are placed next to each other in such a way that that in the case shown they have a rhombus-shaped cross-section, which in the case of a circular chamber the best possible filling and by enabling a distribution of the pipe elements according to a division in the form of a equilateral triangles a most favorable distribution of the heat transfer gases enables.
Es ist zu bemerken, dass zur Vermeidung desIt should be noted that in order to avoid the
Transports von Einheiten nit ubermassigen Gewichten und Abmessungen diese Rhomben ihrerseits in mehrere je, einer Untereinheit entsprechende Parallelogramme zerlegt werden können.Transport of units with excessive weights and dimensions these rhombuses in turn in several each, a subunit corresponding parallelograms can be decomposed.
Jede Einheit 5 bildet einen Elementarteilaustauscher, welcher seine Wasserzufuhr- und Dampfabfuhrrohre to sowie seinen Hantel 22 aufweist, welcher einen Durchlass fur die abwarts8tromenden Warmetragergase bildet.Each unit 5 forms an elementary part exchanger, which its water supply and steam discharge pipes to and its dumbbell 22, which has a passage for forms the downward flowing heat carrier gases.
Die die unteren Sammelleitungen 3 einer jedenThe lower manifolds 3 of each
ο Einheit mit VAbBertspeisenden Rohre sind auf sich selbst haar-ο Unit with VAbBert feeding pipes are on their own
^ nadelformig umgebogen (Pig. 6 und 7), so dass ebene Schaaren 6a, 6b_, 6c_, 6d. entstehen, welche einen ausseren Umriss erhalten,^ bent like a needle (Pig. 6 and 7), so that flat arrays 6a, 6b_, 6c_, 6d. arise, which are given an outer outline,
welcher dem der Einheit entspricht, welcher diese Speiserohre zugeordnet sind, d.h. eine Rhombusform bei der dargestellten Ausfuhrung.which corresponds to that of the unit which these feed pipes are assigned, i.e. a rhombus shape in the embodiment shown.
Diese Scharen von Speiserohren sind senkrecht zu der Strömung der Wärmetragergase und übereinanderliegend angeordnet. Hierdurch entsteht ein Rohrbündel 6, welches aktiv an dem Wärmeaustausch teilnimmt, und seine Stellung am Ende des Weges der Gase, d.h. an der Stelle, an welcher die Temperaturunterschiede am höchsten sind, ermöglicht ihm die Homogenisierung dieser Temperaturen.These sets of feed tubes are vertical to the flow of the heat transfer gases and arranged one above the other. This creates a tube bundle 6 which is active participates in the heat exchange, and its position at the end of the path of the gases, i.e. at the point where the temperature differences are at their highest, allows them to homogenize these temperatures.
Biese übereinanderliegenden Scharen 6a, 6Jb, 6£, 6i erhalten zweckmassig eine solche Lage, dass die geradlinigen Rohrabschnitte zu den verschiedenen Seiten des die Austauschereinheit begrenzenden Vierecke parallel sind, so dass in dem-dargestellten ?all die verschiedenen Scharen abwechselnd zu den Seiten des Rhombus parallel sind. Man erhalt so ein in Vierecke unterteiltes Bündel, welches fur die Mischung der Gase besonders wirksam ist.These superimposed groups 6a, 6Jb, 6 £, 6i are expediently given a position such that the straight pipe sections are parallel to the different sides of the quadrangle delimiting the exchanger unit, so that in the one shown - all the different groups alternate to the sides of the rhombus are parallel. This gives a bundle divided into squares, which is particularly effective for mixing the gases.
Ferner erteilt die Biegung dieser Speiserohre ihnen eine genugende Nachgiebigkeit, so daes sie etwaige Dehnungen und Verschiebungen aufnehmen können.Furthermore, the bend in these feed pipes gives them sufficient flexibility to allow them to expand and can accommodate displacements.
Bekanntlich ist es im allgemeinen zweckmassig, in einem Austauscher nicht einen einzigen Vaeserkreis sondern mehrere voneinander unabhängige Wasserkreise vorzusehen. JedeAs is well known, it is generally advisable not to use a single Vaesian circuit in an exchanger, but rather to provide several independent water circuits. Every
m Einheit des erfindungsgemassen Austauschere ist an vier unab- m unit of the exchanger according to the invention is at four independent
cd hangige Speisekreise angeschlossen» mit welchen die Einheita-cd-pending supply circuits connected »with which the unit
cd tafeln verbunden sind. Um eine möglichst vollständige Homogeni- ^ tat sicherzustellen, werden diese Austauscher aiteinander ver- ^3 schachtelt, indem die Tafeln so angeordnet werden, dass zwei benachbarte Tafeln mit zwei getrennten Strömungskreisen verbundencd boards are connected. To complete as possible homogeneity ^ did ensure this exchanger aiteinander comparable ^ 3 are boxes by the panels are arranged so that two adjacent panels connected to two separate flow circuits
sind* Bei dem dargestellten fall speist jeder Süromungskreia in jeder Einheit jede vierte Tafel. Fig. 8 zeigt die Verbindung zwischen den Sammelrohren 3 und den Rohrscharen 6. Da diese Sammelrohre in der Reihenfolge 3a, 3b, 3c,, 3d, 3a, 3b usw. nebeneinanderliegen, sind alle mit dem gleichen Index versehenen Sammelrohre mit einer den gleichen Index tragenden Schar verbunden. are * In the case shown, everyone feeds Süromungskreia every fourth panel in each unit. Fig. 8 shows the connection between the header pipes 3 and the pipe groups 6. Since this Header pipes in the order 3a, 3b, 3c ,, 3d, 3a, 3b etc. are next to each other, all collecting pipes provided with the same index are connected to a group bearing the same index.
Diese Anordnung gewährleistet eine homogene Kühlung der Gasstrome, selbst wenn eine mit ein und demselben Strömungskreis verbundene Tafelanordnung nicht gespeist wird, während die Nachbartafeln gespeist bleiben.This arrangement ensures a homogeneous Cooling of the gas streams, even if one and the same Flow circuit connected panel arrangement is not fed, while the neighboring panels remain fed.
Die mit den Sammelrohren 4· verbundenen Dampfabfuhrrohre 7 sind in ebenen, vorzugsweise waagerechten Scharen angeordnet. Jedes Rohr 7 entspricht einem unabhängigen Strömungskreis und ist mit jedem vierten Dampfsammeirohr mit Hilfe von Ansehlussleitungen 21 verbunden, welche von der den Rohrelementen 2 abgewandten Seite abgezweigt sind, d.h. von dem oberen Teil der Sammelrohre 4 (fig. 4 und 5).The steam discharge pipes connected to the header pipes 4 7 are arranged in flat, preferably horizontal groups. Each pipe 7 corresponds to an independent flow circuit and is connected to every fourth vapor collecting pipe by means of connection lines 21 which are branched off from the side facing away from the pipe elements 2, i.e. from the upper part of the headers 4 (fig. 4 and 5).
Pig. 9 zeigt die Verbindung zwischen den Sammelrohren 4 und den Rohrscharen 7. Alle Sammelrohre 4a (welche den Wassersammelrohren 3a entsprechen) sind mit dem gleichen Dampfrohr 7a über Leitungen 21a verbunden. Ebenso sind die Sammelrohre 4t·, 4c, und 4d_ mit den Rohren 7Jb, 7£ und 7d über Leitungen 21b_, 21£ und 23<1 verbunden»Pig. 9 shows the connection between the collecting pipes 4 and the pipe sets 7. All the collecting pipes 4a (which correspond to the water collecting pipes 3a) are connected to the same steam pipe 7a via lines 21a. The collecting pipes 4t ·, 4c, and 4d_ are also connected to the pipes 7Jb, 7 £ and 7d via lines 21b_, 21 £ and 23 <1 »
Die jede Einheit umgebenden Mantel 22 reichen von den Dampfsammeirohren 4 bis zu den Rohrbündeln zur Speisung mit Wasser. Diese Hantel führen die Strömung des Wärmeträgergases um die Rohrelemente 1.The jacket 22 surrounding each unit extends from the steam collecting tubes 4 to the tube bundles for feeding with water. These dumbbells guide the flow of the heat carrier gas around the pipe elements 1.
Der Mantel ist zur Aufnahme eines entfernbaren 909881/0671 The jacket is designed to accommodate a removable 909881/0671
-H--H-
Deckels ο.dgl. an seinem, unteren und oberen Ende eingerichtet, so dass eine dichte Kammer entsteht, welche mit einem neutralen Gas gefüllt oder an eine Leitung konditionierter Luft angeschlossen werden kann, so dass die Rohre während des Transports oder der Einlagerung bis zur Inbetriebnahme der Anlage gegen Feuchtigkeit und Staub geschützt werden.Cover ο the like. furnished at its, lower and upper ends, so that a tight chamber is created, which is filled with a neutral gas or connected to a conduit of conditioned air can be so that the pipes against during transport or storage up to commissioning of the plant Moisture and dust are protected.
Die Traga^nordnung der Einheiten 5 besitztThe traga ^ arrangement of the units 5 has
eine obere waagerechte Gurtung 15 aus Balken 25 o.dgl., welche so verstrebt sind, dass sie dem Querschnitt der Einheiten entsprechende Rhomben bilden, und an welchen Flansche 24 angebracht sind. Diese Gurtung ruht auf dem mittleren in dem Raum 12 (Fig. 1) untergebrachten Pfeiler 16 sowie auf an dem Tragmantel 29 des Reaktors befestigten Konsolen 28 o.dgl.. Jede Einheit wird oben von den Flanschen 24 getragen, an welchen sie sich über Tragelemente der Einheitstafeln abstützt· Bei dem dargestellten Fall sind es die Dampfsammeirohre 4» welche als Tragelemente einer jeden Tafel 1 dienen. Die Flansche 24 sind mit Rasten 26 versehen, in welche an den Enden der Sammelrohre 4 (Fig. 10) befestigte Endstücke 27 eingesetzt werden. Die Rasten 26 sind so ausgebildet, dass sie die Verteilung der Samaelrohre 4 auf zwei übereinanderliegende Reihen ermöglichen, wie oben ausgeführt, wobei die verschiedene Tiefe von zwei aufeinanderfolgenden Rasten dem Höhenunterschied zwischen diesen beiden Reihen entspricht. Die die Einheitstafeln ein und derselben Einheit tragenden Flansche bilden den oberen feil des Hanteis dieser Einheit.an upper horizontal chord 15 made of bars 25 or the like. Which are braced so that they form rhombuses corresponding to the cross-section of the units, and to which flanges 24 are attached are. This belt rests on the central pillar 16 housed in the space 12 (FIG. 1) and on the supporting shell 29 of the reactor attached brackets 28 or the like .. Each unit is supported at the top by the flanges 24 on which it is attached supported by support elements of the standard panels · In the case of the one shown In this case, it is the steam collecting pipes 4 'which serve as support elements for each panel 1. The flanges 24 are with Notches 26 are provided, in which at the ends of the header pipes 4 (Fig. 10) attached end pieces 27 are used. The notches 26 are designed so that they the distribution of the Samaelrohre 4 to allow two superimposed rows, as stated above, the different depth of two consecutive Rest corresponds to the difference in height between these two rows. The unit tables of one and the same Flanges supporting the unit form the upper part of the hanteis this unit.
Obwohl der dargestellte Austauscher for eint aufsteigende Strömung des Wassers ausgebildet let, kann er natürlich auch die umgekehrte Lage einnehmen, u® dasa dasAlthough the exchanger shown is designed for an upward flow of water, it can Of course, also assume the opposite position, u® dasa that
909881/0671909881/0671
8AD ORIGINAL8AD ORIGINAL
Wasser in aufsteigende Richtung strömt, während das Wäraetragergas abwartsströmt.Water flows in an ascending direction while the heat carrier gas flows downwards.
Die dargestellte Ausführungaform kann abgewandelt werden., ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So können z.B. die biegsamen Ans-chlussleitungen 17 auf der Seite der Dampfabfuhr angebracht werden, d.h. zwischen den Sammelrohren 4 und den Rohren 7· Ebenso kann der mittlere Pfeiler 16 durch mehrere Pfeiler ersetzt werden, z.B. sechs an den sechs Ecken des sechseckigen Innenraums 12 angeordnete Pfeiler, und die Konsolen 28 können durch an dem Umfang des sechseckigen Kranzes 11 angeordnete Pfeiler ersetzt werden.The embodiment shown can be modified without departing from the scope of the invention. So can e.g. the flexible connection lines 17 on the side of the Must be installed, i.e. between the manifolds 4 and the pipes 7 · Likewise, the middle pillar 16 can go through several pillars are replaced, e.g. six pillars arranged at the six corners of the hexagonal interior 12, and the Brackets 28 can through on the perimeter of the hexagonal ring 11 arranged pillars are replaced.
909881/0671909881/0671
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