DE1551504B2 - Wärmeaustauscher - Google Patents

Description

zwei um dieses Rohr angeordnete schraubenförmige Prallwände 6 und 7 in eine Anzahl in Reihe geschalteter Räume, d. h. in einen an einem im Anschlußstutzen 3 vorhandenen Zufuhrkanal 8 für das Primärfluid angeschlossenen Zufuhrraum 9, einen ersten schraubenförmigen Raum 10, einen Verbindungsraum 11, einen zweiten schraubenförmigen Raum 12 und einen Ablaßraum 13, geteilt. Dieser Ablaßraum ist über einen Kanal 14 mit einem Rückschlagventil 15 und einer Pumpe 15a für das Primärfluid am durch den Anschlußstutzen 3 hindurchgeführten Ablaßkanal 16 angeschlossen. Die schraubenförmigen Räume 10 und 12 bilden die Gänge einer um das zentrale Rohr 5 liegenden Doppelschraubenwindung.

In den Räumen 9,10,11,12 und 13 erstreckt sich ein Bündel von Rohren 17 zum Leiten des Sekundärfluids, z. B. Wasser. Die Enden dieser Rohre sind an Rohrplatten befestigt, von denen die Rohrplatte 18 sichtbar ist und flüssigkeitdicht hinter einer Zufuhröffnung 19 in der Wand des Gefäßes 2 angeordnet ist. Die andere Rohrplatte ist an der punktiert gezeichneten Ablaßöffnung 20 für das Sekundärfluid angeschlossen.

Bei dieser Ausführung des Wärmeaustauschers können die zwei Fluide nicht nur miteinander, sondern mittels der schraubenförmigen Prallwände 6,7 auch mit sich selbst im Gegenstrom durch den Wärmeaustauscher hindurchgeführt werden.

■ο Damit alle Rohre 17 nahezu gleich lang sind, ist das Bündel der Rohre im Verbindungsraum 11 in Form einer S-Kurve gelegt, so daß die Rohre, die im schraubenförmigem 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 Nähe der Innenwand desselben, d. h. in der Nähe des Rohres 5, erstrecken. Diese S-Kurve ist in F i g. 2 dargestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. UJl

   Patentanspruch:

   Wärmeaustauscher für die Übertragung der Wärme eines durch einen Primärkreis umlaufenden Fluids auf das durch einen Sekundärkreis strömende Fluid, welcher Wärmeaustauscher ein druckfestes Gefäß aufweist, mit einem darin durch Prallwände gebildeten, sich zwischen einer Zufuhröffnung und einer Abfuhröffnung erstreckenden Kanal für die Führung eines der zwei Fluide, wobei ein Teil dieses Kanals sich schraubenförmig um die Längsachse des druckfesten Gefäßes erstreckt, sowie mit einem in diesem Kanal angeordneten, sich ebenfalls zwischen einer Zufuhröffnung und einer Abfuhröffnung erstreckenden Bündel von Rohren für die Führung des anderen Fluids versehen ist, welches Rohrbündel im schraubenförmigen Teil des Kanals aus einem hingehenden schraubenförmigen Teil und aus einem daran angeschlossenen rückgehenden schraubenförmigen Teil besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der schraubenförmige Teil des Kanals für die Führung des Primärfluids zweigängig ausgeführt ist, die zwei Gänge (10, 12) dieses Kanals in Reihe geschaltet und in der Nähe des einen Endes des druckfesten Gefäßes (2) unmittelbar miteinander verbunden sind und daß der eine Gang (12) dieses Kanals nur den hingehenden und der andere Gang (10) desselben nur den rückgehenden schraubenförmigen Teil des Rohrbündels (17) enthält.

   Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeaustauscher für die Übertragung der Wärme eines durch einen Primärkreis umlaufenden Fluids auf das durch einen Sekundärkreis strömende Fluid, welcher Wärmeaustauscher ein druckfestes Gefäß aufweist, mit einem darin durch Prallwände gebildeten, sich zwischen einer Zufuhröffnung und einer Abfuhröffnung erstreckenden Kanal für die Führung eines der zwei Fluide, wobei ein Teil dieses Kanals sich schraubenförmig um die Längsachse des druckfesten Gefäßes erstreckt, sowie mit einem in diesem Kanal angeordneten, sich ebenfalls zwischen einer Zufuhröffnung und einer Abfuhröffnung erstreckenden Bündel von Rohren für die Führung des anderen Fluids versehen ist, welches Rohrbündel im schraubenförmigen Teil des Kanals aus einem hingehenden schraubenförmigen Teil und aus einem daran angeschlosssenen rückgehenden schraubenförmigen Teil besteht

   Ein Wärmeaustauscher dieser Art ist aus der österreichischen Patentschrift 2 16 029 bekannt. Bei diesem bekannten Wärmeaustauscher hat der Kanal für die Führung des Primärfluids nur einen einzigen Gewindegang, der sich vom einen zum anderen Endraum des druckfesten Gefäßes erstreckt. Weiter ist dabei an jedem Ende des druckfesten Gefäßes eine Öffnung für die Zufuhr bzw. die Abfuhr des Primärmittels vorhanden, was bei der Verwendung als Dampferzeuger in einem Energie-Kernreaktor die Anordnung des Wärmeaustauschers innerhalb des biologischen Schirmes des Reaktors und die Zugänglichkeit des Wärmeaustauschers erschwert Ein anderer Nachteil dieser Ausführung besteht darin, daß das Sekundärfluid im ein an Teil des Rohrbündels in derselben Richtung wie das Primärfluid und im anderen Teil dieses Bündels in einer der Richtung des Primärfluids entgegengesetzten Richtung strömt Dadurch treten in einer Richtung quer zum Kanal für das Primärfluid große Temperatur-

   ■ unterschiede auf, die im Primärfluid starke Wirbel verursachen, den Strömungswiderstand im Kanal vergrößern und eine ungleichmäßige Wärmeübertragung veranlassen. Weiter ist ein Nachteil, daß einige Rohre sich mit einem verhältnismäßig größeren Teil ihrer Länge im Gleichstromteil des Primärkanals als

   ίο andere Rohre befinden. Dadurch treten zwischen den Strömen des Sekundärfluids in den parallelen Rohren Temperaturunterschiede auf, wodurch zwischen den verschiedenen Rohren störende Ausgleichströme entstehen können.

   Die Erfindung hat die Aufgabe, einen Wärmeaustauscher dieser Art so zu verbessern, daß eine möglichst gleichmäßige Wärmeübertragung zwischen dem Primärfluid und dem durch die Rohre strömenden Sekundärfluid gewährleistet ist und daß der Wärmeaustauscher für die Verwendung in einem Energie-Kernreaktor besonders geeignet ist.

   Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der schraubenförmige Teil des Kanals für die Führung des Primärfluids zweigängig ausgeführt ist, die zwei Gänge dieses Kanals in Reihe geschaltet und in der Nähe des einen Endes des druckfesten Gefäßes unmittelbar miteinander verbunden sind und daß der eine Gang dieses Kanals nur den hingehenden und der andere Gang desselben nur den rückgehenden schraubenförmigen Teil des Rohrbündels enthält.

   Die beiden Fluide, zwischen denen die Wärmeübertragung stattfindet können in diesem Falle entweder nur im Gleichstrom oder nur im Gegenstrom durch die schraubenförmigen Kanäle hindurchströmen, was besonders bei Verwendung des Gegenstromes gleichmäßigere Temperaturunterschiede über die ganze Strecke, gleichmäßigere Erhitzung, ein gleichmäßigeres Strömungsbild und dadurch einen geringeren Strömungswiderstand zur Folge hat. Dadurch werden hohe örtliche Temperaturdifferenzen und thermische Materialspannungen in den Rohrwänden und Zwischenwänden vermieden, weiterhin kann die örtliche Wärmeübertragung leichter bestimmt werden, so daß man dafür sorgen kann, daß nur im letzten Teil des steigenden Teiles der Rohre Dampfbildung auftritt, wodurch in jedem Rohr annähernd der gleiche hydraulische Widerstand erreicht werden kann. Alle Anschlüsse für die Zufuhr und die Abfuhr der Fluide befinden sich an einem der beiden Enden des druckfesten Gefäßes, so daß der Wärmeaustauscher nur an einem Ende zugänglich zu sein braucht

   Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

   F i g. 1 einen vertikalen Schnitt eines am Gefäß eines Kernreaktors befestigten Wärmeaustauschers nach der Erfindung und

   F i g. 2 einen horizontalen Schnitt nach der Linie H-II in F ig. 1.
   In F i g. 1 ist 1 ein Teil eines Gefäßes eines Kernreaktors zur Lieferung von Kernenergie. An diesem Gefäß ist ein druckfestes Gefäß 2 eines Wärmeaustauschers oder Dampferzeugers mit Hilfe eines Anschlußstutzens 3 befestigt, durch den sowohl das aus dem Reaktor als auch das zum Reaktor

   ^h5 zurückströmende Primärfluid zur Übertragung der Wärmeenergie des Reaktors hindurchgeführt wird.

   Das druckfeste Gefäß 2 ist durch eine Prallwand 4, ein an seinen Enden geschlossenes zentrales Rohr 5 und