DE1551504A1 - Waermeaustauscher - Google Patents

Description

• "Wärme au s t au s che r " Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher für die Uebertragung der Wärme des durch den Primärkreis einer Anlage mit einem Energie-Kernreaktor umlaufenden i4ittels auf das durch einen Sekundärkreis strömende ,:ittel, welcher Wärmeaustauscher mit einem druckfesten Gefäss mit einem ersten Satz von Oeffnungen zum Zuführen und zum Ablassen des Primärmittels, einer Kammer, die durch Prallwände in eine sich zwischen diesen Oeffnungen erstreckende Anzahl in Reihe geschalteter Räume zum Leiten des Primärmittels geteilt ist, einem zweiten Satz von Oeffnungen zum Zuführen und zum Ablassen des Sekundärmittels und einem sich in allen Räumen dieser Ka:mier und zwischen den Oeffnungen dieses zweiten Satzes von Oeffnunven erstreckenden Bündel von Rohren zum leiten des ::)ekundärmittels versehen ist.
• Wärmeaustauscher dieser Art müssen einer Anzahl sehr verschiedener Bedingungen entsprechen. Da sie als Frimärwärmeaustauscher in-der Anlage meistens innerhalb des biologischen Schirmes des Reaktors angeordnet werden, muss ihr_Volumen verhältnismässig klein sein. Die zugelassene Temperaturdifferenz zwischen. .dem vorn Reaktor zum Wärmeaustauscher strömenden und dem vom .Wärmeaustauscher zum Reaktor zurückströmenden Primärmittel ist meistens sehr klein, sodass viel Primärmittel rundgepumpt werden muss um die erforderliche Energie zu übertragen. Für eine gute Wärrnerübertragung müssen beide Kittel mit grossen Geschwindigkeitenlängs den Rohren des Bündels bzw. durch diese Rohre hindurch geführt werden. Diese Wdrmeaustauscher dienen im Allgemeinen für die Erzeugung von Dampf. Dies erfordert ein Bündel paralleler Rohre, die in mechanischer, hydraulischer und thermischer Einsicht einander nahezu gleich sind, d.h. nahezu denselben StrÖmungswiderstand besitzen und jede Zeiteinheit dieselbe Wärmemenge aufnehmen und gleich viel Dampf erzeugen.
• Die Erfindung hat den Zweck, einen Wärmeaustauscher der erwähnten Art zu schaffen, dessen Bauart einfach ist und

  einngünsti.;en Kompromiss zwischen den vielen oft entgegengesetzten

  Forderungen zulässt. Sie `besteht darin, dass die zum Zeiten des Primärmittels bestimmte K&rmier des @truckfesten Gefässes durch die Prallwände in einen ersten .E;ndteil mit einem an der betreffenden Zufuhröffnung angeschlossenen Zufuhrraum und einem an der betreffenden Ablassöffnung angesc?.lossenen Ablassraum, einen 1,Iittelteil

  nach Art

  mit zwei @@@@zkaza@ einer Doppelschrauben@,-iindung in Bezug: auf

  einander koaxial liegenden schraubenförmigen Räumen, von denen der eine mit seinem einen Ende an diesen Zufuhrraum und der andere rait seinem einen Ende an diesem Ablassraum angeschlossen ist, und einen zweiten Windteil mit einem einzigen Kupplungsraum, in dem beide schraubenförmige Räume mit ihren anderen Enden ausmünden, geteilt ist. Die in Schraubenlinien in beiden Schraubenwindungen des Hittelteiles der Kammer angeordneten Rohre sind-in Bezug auf das Volumen des druckfesten Gefässes lang, sodass für

  nur

  eine bestimmte Erwärmungsfläche gluü=/wenig parallele Rohre

  nötig sind. Da die Befestigung der Rohre an den'Rohrplatten in den Fällen, wie der vorliegende Fall' in denen das eine der beiden Mittel radioaktiv beschmutzt sein kann, viel kostspieliges

  Haterial und viele Arbeit erfordert, bedeutet eine Herabsetzung

  der Anzahl der Rohre eine wichtige I:ostenersparung. Die Rohrplat-

  ten sind kleiner, was eine wesentliche Gewichtsverminderung

  ermöglicht. Der Querschnitt der 'zum Leiten des Irimärmit-

  tels und der Gesamtdurchlass der Rohre-sind verhältnismässig

  klein, sodass beide Kittel mit grosser Geschwindigkeit durch den

  Wt@rmeaustauscher hindurchströnen, wodurch der Uebertragungskoeffi-

  zient günstig beeinflusst wird.

  Die gros,-=e GeschwindiLkeit des 1,rimärrai ttels und die

  Tatsache, dass beide _ittel nicht nur =,iteinenüer sondern auch

  über einen grossen Teil ihrer Bahn. auc:: :.-iit sich selbst im .

  Gegenstrom durch den Ilärmeaustauscher ":indurchströmen, haben den

  Vorteil, dass die bohre einen gleichmässi, verlaufenden Tempe-

  raturgradient aufweisen und an ents Brechenden Stellen in n@ hezu

  gleicher Weise erwärmt werden, sodi#ss grosse örtliche -Llemperwtur-

  unterschiedet die die Gefahr von zu hohen örtlichen Temperaturen

  und von Unterschieden bei der Dampferzeugung in den

  Rohren mit sich bringen, wodurch wieder störende Ausgleichungs-

  ströme zwischen den verschiedenen Rohren auftreten können, unter-

  bleiben. Zu diesem Zweck ist es auch wic:.'tig, dass die parallelen

  Rohre gleiche Strömungswiderstände haben, d.h. bei gleichen

  Durchlass gleich lanL sind.

  Eine einfacäe Konstruktion, wobei die ;obre 211e nahezu

  gleich lang sind, ist bei dem ilL"rme@.ustauscher nach der Erfin.Jung

  möglich, wenn das .Bündel der sich in de@z: die zwei schraubenför-

  migen Räume -des Iiittelteiles der ==euer f;ar düs Primärmittel

  miteinander verbindenden Endteil befin.^@e_13en Rohre dieser j«.rrer

  dem

  ferart gebogen ist, dass dieses fä.n::el --i- seinen sich iW:Zinen

  .schraubenförmigen -Raum längs der kassentrEi.- desselben erst=echen-

  den Rohren sich @__ 5 ridereri lngs de=

  Innenwand desselben erstreckt und umgekehrt. In diesem Falle kann das Bündel der Rohre in diesem Endteil mit gutem Erfolg

  Form

  in /eina^S-hurve elegt werden.

  Die 'Erfindung wird ün Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Darin ist: FiG. 1 ein vertikaler Schnitt eines am Gefäss eines Kernreaktors befestigten uärmeaustauschers oder Dampferzeugers nach der Erfindung und

  nach der

  Fig. 2 ein horizontaler Schnitt übeamxäme Linie II-II

  in Fig. 1.
• In Fig. 1 ist 1 ein feil eines Gefässes eines Kernreaktors zur Lieferung von Kernenergie. An diesem Gefäss ist ein druckfestes vefäss 2 eines @-lärmeaustauschers oder Dampferzeugers mit Hilfe eines Anschlusstutzens 3 befestigt, durch den sowohl das aus dem Real.tor das zum Reaktor zurückströmende Primärmittel zur üebertra--ung der Wärmeenergie des Reaktors hindurchgeführt wird.
• Das druckfeste Gefäss 2 ist durch eine Prallwand 4, ein an seinen 'ynden gesc_lossenes zentrales Rohr 5 und zwei dieses Rohr an--eordnete schraubenförmige Prallwände 6 und 7 in eine Anzahl in Reihe geschalteter Räume, d.h. in einen an einem im Anscr_lusstutzen 3 vorh-ndenen Zufuhrkanal 8 für das l#rimsa`rmitte7, angeschlossenen Zufuhrraum 9, einen ersten schraubenförj.iigen Raum 10, einen Kupplungsraum 11, einen zweiten schraubenförmigen Raum 12 und einen Ablassraum 13, Geteilt. Dieser Ablassraum ist über einen Kanal 14 mit einem :,'äcksc'_nlagventil 15 und einer Pumpe 15a zum Rundpumpen des Primärmittels am durch den Anschlugstutzen 3 hindurch geführten Ablassk=:nal 16 angeschlossen. Die schraubenförmigen Rä:.me 10 und 12 bilden die Windungen einer um-das zentrale Rohr 5 liegenden Doppelschraubenaaindung.
• 1n den Räuruen 9, 10, 11, 12 und 13 erstreckt sich ein Bündel von Rohren 17 zum Leiten des Sekundärmittels, z.B. Wasser, Die Enden 'dieser Rohre sind an Rohrplatten befestigt, von denen die Rohrplatte 1ö sichtbar ist und ylässigkeitdicht hinter einer Zufuhröffnung 19 in der Wand des Gefässes 2 angeordnet ist. Die andere Rohrplatte ist an der punktiert bezeichneten Ablassöffnung 20 für das äekundärmittel angeschlossen.
• Bei dieser Ausführung des ;@ärmeaustauschers werden die zwei i-ittel nicht nur miteinander, sondern mittels der schraubenförmigen PrallwMnde 6, 7 auch ritit sich selbst in@,üegenstrom durch den därmeaustauscher hindurchgeführt.
• Damit alle Rohre 17 nahezu gleich lang werden, ist das

  form

  Bündel der Rohre im Kupplungsraum 11 in/ einer S-Kurve gelegt,

  sodass die -Rohre, die im schraubenför:ligem Raum 10 in der Nähe der Aussenwand dieses Raumes, d.h. in der Nähe der Wand des Gefässes 2, liegen, sich im schraubenförmigen Raum 12 in der TYMhe der Innenwand desselben, d.h. in der Nähe des Rohres 5, erstrecken. -Diese S-Kurve geht aus Fig. 2 hervor.

Claims (1)

1. Patentansprüche 1. Wärmeaustauscher für die -#Jebertragung, der Wärme des durch den Primärkreis einer Anlage mit einem Energie-Kernreaktor umlaufenden Mittels auf das durch einen Sekundärkreis strömende Mittel, welcher liärmeaustauscher mit einem druckfesten GefPss mit einem ersten Satz von Oeffnun&en zum Zuführen und zum Ablassen des Primärmittels, einer Kammer, die durch Prallwände in eine sich zwischen diesen Geffnungen erstreckende Anzahl in Reihe geschalteter Räume zum Leiten des Primärmittels geteilt ist, einem zweiten Satz von Oeffnungen zum Zuführen und zum Ablassen des Sekundärmittels und einem sich in allen Räumen dieser Ke.mmer und zwischen den Oeffnungen dieses zweiten Satzes von Oeffnungen erstreckenden Bündel von Mohren zum Leiten des Sekundärmittels versehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die zum leiten des Primärmittels bestimmte Kammer des druckfesten Gefässes (2) durch die Prallwände (6, 7) in einen ersten 3ncLteil mit einem an der betreffenden Zufuhröffnung (8) angeschlossenen Zufuhrraum (9) und einem an der betreffenden Ablassöffnung (16) an`eschlosse- nach Art nen Ablassraum (13), einen Mittelteil mit zwei einer Doppelschraubenwindung in Bezug.auf einander koaxial liegenden schraubenförmigen Räumen (10, 12), von denen der eine (10) mit seinem einen Ende an diesem Zufuhrraum (9) und der andere (12) mit seinem einen Ende an diesem Ablassraum (13) angeschlossen ist, und einem zweiten Endteil mit einem einzigen Kupplungsraum (11), in dem beide schraubenförmige Räume (10, 12) mit ihren anderen Enden ausmünden, geteilt ist. 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, d a d u r c h e k e n n z e i c h n e t, dass das Bündel der sich in dem die zwei schraubenförmigen Räume des Mittelteiles der Kammer für das Primärmittel miteinander verbindenden Endteil (11) dieser Kammer befindenden Rohre (17) derart gebogen ist, dass dieses Bündel.mit seinen sich in einen schraubenförmigen Raum .(10) längs der Aussenwand desselben erstreckenden Rohren (17) sich im anderen schraubenförmigen Raum (12) längs der Innenwand desselben erstreckt ualumgekehrt, sodass die Rohre alle nahezu gleich lang sind.