DE2511763A1

DE2511763A1 - Steam condensation by blowdown into water as small bubbles - created by water sucked into steam flow by ejector effect

Info

Publication number: DE2511763A1
Application number: DE19752511763
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: MUELLER RUEDIGER E DIPL ING
Current assignee: MUELLER RUEDIGER E DIPL ING
Priority date: 1975-03-18
Filing date: 1975-03-18
Publication date: 1976-10-07

Abstract

A nozzle for the direct condensation of steam or steam-air mixtures comprises a dip-pipe immersed in water (b) and possessing >=2(3, 4 or more) narrow outlet openings, these produce a corresponding number of separate streams of small bubbles having a large total surface area, the bubbles being produced by an injector effect as the steam flow (downwards) sucks in water (horizontal arrows) from around the pipe. The method is used in process technology and in pressure-reducing systems in nuclear installations. By avoiding large exit areas, the tendency to form a large steam bubble followed by collapse and an inflow of water is reduced. This reduces shock loading. The blowdown system is well adapted to a wide range of steam flows.

Description

Düse für direkte Dampf-bzw. Dampf-Luftgemisch-Kondensation zur Verminderung von Kondensationsschlägen und deren Auswirkungen.Nozzle for direct steam or. Steam-air mixture condensation to reduce of condensation strokes and their effects.

Die Erfindung betrifft eine Düse für direkte Dampf-bzw.The invention relates to a nozzle for direct steam or.

Dampf-Luftgemisch-Kondensation in der Verfahrenstechnik und in Druckabbau-Systemen der Kerntechnik zur Verminderng von Kondensationsschlägen und deren Auswirkungen.Steam-air mixture condensation in process engineering and in pressure reduction systems nuclear technology to reduce condensation strokes and their effects.

Speziell bei derartigen Druckabbau-Systemen ist einerseits ein möglichst kleines Druckgefälle zwischen Druckkammer und Was serbeeken zur v eri?eidnng hoher beanspruchung der Druckkammer notwendig, andererseits die Energieeinleitung in das Wasser so vorzunehmen, daß große Beanspruchungen der Wasserbeckenwände und -einbauten vermieden werden.Especially in such pressure reduction systems, on the one hand, a Small pressure gradient between the pressure chamber and the water pool to avoid higher pressure stress of the pressure chamber is necessary, on the other hand the introduction of energy into the To make water so that great stresses on the water basin walls and fixtures be avoided.

b ist bekannt zur erfüllung dieser Erfordernisse eine unzahl großer, unten offener Tauchrohre gemäß Fig. 2 oder seitliche Ausströmöffnungen in Betonwänden gemäß Fig. 1 im Wasserbecken anzuordnen die eine direkte Dampfkondensation bei niedrigem Druckgefälle prizipiell gewährleisten.b is known to meet these requirements a myriad of large, Immersion pipes open at the bottom according to FIG. 2 or lateral outflow openings in concrete walls to arrange according to Fig. 1 in the water basin the direct steam condensation at low In principle, ensure pressure gradient.

Diese relativ großen Ausströmöffnungen erzeugen jedoch bei ungünstigen Wärmeübergangsverhältnissen zwischen Dampf und umgebendem Wasser instabile, d.h. wachsende und plötzlich zusammenfallende Dampfblasen die den Durchmesser der Ausströmöffnuug erlangen und beim Zusammenfallen das umgebende Wasser ins Blasenzentrem bescleunigen. Die Heftigkeit der dadurch bedingten Kondensationsschläge und ihre Auswirkungen (Druckimpulse und Kräfte) stehen in Beziehung zur Größe der Beschleunigungswege des beteiligten Wassers dh.zur Größe der Dampfblase und damit auch zur ()ffnungsweite der Ausströmgeometrie.However, these relatively large outflow openings produce in the case of unfavorable Heat transfer conditions between steam and surrounding water are unstable, i.e. growing and suddenly collapsing vapor bubbles that reduce the diameter of the discharge opening and when it collapses, accelerate the surrounding water into the bladder center. The severity of the condensation blows caused by it and their effects (Pressure impulses and forces) are related to the size of the acceleration paths of the water involved, i.e. the size of the vapor bubble and thus also the () opening width the outflow geometry.

Da sich der Dampfdurchsatz bei Druckabbau-Systemen in weiten Grenzen zeitlich verandert und damit auch die Dampfgeschwindigkeit und der ärmeübergang im Wasser,sind heftige Kondensationsschläge bei schlechten Wärmeaustausch nicht zu vermieden, wobei die herkömmlichen großen Ausströmöffnungen besonders negativ auswirken.Since the steam throughput in pressure reduction systems is within wide limits changed over time and with it the steam speed and the arm transition in the water, there are no violent condensation blows with poor heat exchange to be avoided, the conventional large outflow openings being particularly negative impact.

Der Erfidnung liegt die Aufgabe zugrunde Kondensationsschläge und deren AUSWIRKUNGEN DURCH Reduzierung des wirksamen druckauslösenden Dampfblasen-Durchmessers (B) und Dampfblasenvolumens und Herstellullg besserer, stabilerer Wärmeuübergangs-und Strömumgsverhältnisse durch eine Düse für direkte Dampf-bzw Dampf-Luftgemisch-Kondensation in der Verfahrenstechnik und in Druckabbau-Systemen der xerntechnik zu vermindern, wobei das Druckgefälle zwischen Druckkammer und Wasserbecken nicht wesentlich erhöht wird.The invention is based on the task of condensation blows and their EFFECTS BY reducing the effective pressure-releasing vapor bubble diameter (B) and bubble volume and manufacturing better, more stable Heat transfer and flow conditions through a nozzle for direct steam or Steam-air mixture condensation in process engineering and in pressure reduction systems to reduce the xerntechnik, whereby the pressure gradient between the pressure chamber and the water basin is not increased significantly.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ausströmquerschnitt von Druckabbau-System-Tauch-Rohren bzw.This object is achieved according to the invention in that the outflow cross-section of pressure reduction system immersion pipes or

-öffnungen durch zwei, drei, vier oder mehrere vom Jassel: durch strömte, schmale hanale aufgeteilt ist ,wobei entsprechend viele Dampfteilströme und- blasen kleineren Einzelvolumens aber grösserer Gesamtoberfläche durch die vom Dampf injizierten, kühlenden Wasserstrahlen mit verbessertem Wärmeaustausch entstehen.-openings through two, three, four or more of the Jassel: through streamed, Narrow hanale is divided, with a corresponding number of partial steam flows and bubbles smaller individual volume but larger total surface due to the steam injected, cooling water jets with improved heat exchange arise.

Nach einer weiteren Ausbildeung der Erfidnung wird der Ausströmquerschnitt durch zwei, drei, vier oder mehrere vom Dampf durchströmte, schmale kanäle gebildet die an einem kohrkegel oder die am ohr seitlich angeordnet sind und über entsprechend viele innere Leitbleche getrennt beaufschlagt werden, wobei durch die Dampfkanal- Bauweise der druckauslösende,kleinste Blasendurchmesser durch die engste Kanalbreite am jfrisenaustritt vorgegeben und bis zur grenze eines noch zulässigen Ausströmwiderstandes der Düse veringert wird.After a further development of the invention, the outflow cross-section is formed by two, three, four or more narrow channels through which the steam flows which are arranged on a cone or on the side of the ear and about accordingly many inner baffles are acted upon separately, whereby the steam channel Construction of the pressure-releasing, smallest bubble diameter due to the narrowest channel width specified at the outlet and up to the limit of a still permissible outflow resistance the nozzle is reduced.

sie mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,daß das sampfblasenvolumen und damit die auslösende ursache der heftigen eondensation.sschläge durch die Aufteilung des großen,freien susströmquerschnittes durch schmale, gut umströmte kanäle mit verbessertem, stetigem Wärmeaustausch erheblich vermindert wird, Durch die geometrisch Aufteilung entstehen nicht nur mehrere Dampfblasen kleineren volumens entsprechend der Anzahl der kanäle, auch das Gesamtvolumen aller blasen wird durch erhöhte Wasserzufuhr in das Rohrzentrum reduziert.the advantages that can be achieved with the invention are in particular that the volume of the sacs and thus the triggering cause of the violent eondensation by dividing the large, free susström cross-section by narrow, good ones flow around ducts with improved, constant heat exchange is considerably reduced The geometrical division not only results in several smaller vapor bubbles volume according to the number of channels, also the total volume of all bubbles is reduced by increasing the water supply to the pipe center.

Damit verkleinern sich die Beschleunigungswege der beim Zusammenfallen der Dampfblasen nachdrängenden Wassermassen und hiermit die Impulse der infolge von Kondensationsschlägen ausgelösten Drücke und Kräfte im gesamten Wasserbereich.jurch die Injektorwirkung des unten ausströmenden dampfes strömt saltwasser vorgewärmt aus den Kanälen und vermischt sich an einer vergrößerten Grenzschicht stetiger mit dem Dampf; durch werden typische Kaltwasser-Kond enssti onsschläge abgeschwächt ; die eingetragene Energie wird durch Ausbildung einer krei sförmi gen Strömung um die Düse besser auf das umgebende Wasser verteilt.This reduces the acceleration paths of the when they collapse of the steam bubbles pushing water masses and thus the impulses of the result Pressures and forces caused by strokes of condensation throughout the water area the injector effect of the steam flowing out below flows salt water preheated out of the canals and mixes more and more at an enlarged boundary layer the steam; typical cold water condensation shocks are weakened by this ; the energy introduced is generated by the formation of a circular flow around the nozzle better distributed to the surrounding water.

Durch die Entstehung mehrerer Dampfblasen kann eine Kompensation der an der ijüse wirkenden Kräfte erzielt werden.The formation of several vapor bubbles can compensate for the Forces acting on the nozzle can be achieved.

Weitere vorteile ergeben sich nach einer ergänzenden Ausbildung der erfindung wobei der Dampf durch mehrere schmale Kanale strömt und anf ein größeres Waservolumen verteilt wird.Further advantages result from additional training in the Invention whereby the steam flows through several narrow channels and a larger one Volume of water is distributed.

Da beim Zusammenfallen einer unsymetrischen Dampfblase mit verschiec)enen Durchmessern B die nächstgelegenen, benachbarten wasserfronten zeitlich zuerst das nlasenzentrum erreichen und ausfüllen,wird bei dieser Ausführung der Düse der maximale beschleunigungsweg der Wasserfronten durch den kleinsten islasen durchmesser, also der engsten Kanalbreite vorgegeben (B). Damit werden die wirkenden Kräfte und Drücke entsprechend der engsten Kanalbreite reduziert und der Ausströmwiderstand günstiger als z.B. durch unordnung vieler,entsprechend dünner Rohre.Since when an asymmetrical vapor bubble collapses with different Diameter B, the closest, neighboring water fronts first in time reach the nasal center and fill it in, in this version the nozzle becomes the maximum Acceleration path of the water fronts through the smallest islase diameter, i.e. specified for the narrowest duct width (B). With this the acting forces and pressures reduced according to the narrowest channel width and the outflow resistance more favorable than e.g. through the disorder of many, correspondingly thin pipes.

Iin folgenden sind zwei Ausführungsbeispiele der Jsrfindung dargestellt wobei zweckmäßig einmal das Wasser,zum anderen der dampf durch die kanäle strömt.Two exemplary embodiments of the invention are shown below where the water and the steam flow through the channels.

Fig. 3 zeigt ein Tauchrohr a welches in ein Wasserbecken mit dem Spiegelstand b taucht.Zur Aufteilung der Rohrquerschnittsfläche c dienen zwei, drei, vier oder mehrere Kaiiäle d die den Dampfstrom in entsprechend viele Teilströme teilen.Nach dem husschieben der Wassersäule wird durch die Injektorwirkung des unten aus strömenden liampfes kaltwasser seitlich über zahlreiche Offnungen e in die kanäle d gesaugt und am ijüsenende ausgeschoben Durch das aus den kanälen d ausströmende Wasser wird die ursprünglich große iampfblase in mehrere n'inzelblasen kleineren volumens aber größerer Gesamtoberfläche aufgeteilt und der Durchmesser reduziert. Durch geeignete Wahl der Kanallänge f und der Anzahl der Kanäle d wird durch vorwärmung und enge des Kaltwassers der Kondensationsverlauf beeinflußt.Fig. 3 shows a dip tube a which is in a water basin with the mirror stand The pipe cross-sectional area c is divided into two, three, four or several kai channels d that divide the steam flow into a corresponding number of partial flows The pushing of the water column is caused by the injector effect of the flowing out from below Cold water was sucked in from the side through numerous openings e into the channels d and pushed out at the ijüsenende through the water flowing out of the channels d the originally large vapor bubble in several n'individual bubbles of smaller volume, however larger total surface divided and the diameter reduced. Through suitable Choice of the channel length f and the number of channels d is made by preheating and tight of the cold water influences the course of condensation.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfidnung.Fig. 4 shows a further embodiment of the invention.

Hierbei strömt der Dampf durch das Tauchrohr an in einen Kegelförmigen, unten geschlossenen Dampfverteilier g; an diesem sind zwei, drei, vier oder mehrere, schmale kanäle d mit unten offenen Ausströmflächen k angebracht deren Gesamtfläche etwa der Rohrfläche c entspricht.Im Dampfverteiler g sitzt ein Strömungsteiler h,gebildet aus entsprechend vielen Leitblechen der, die kanäle d gleichmäßig über die Einströmkanalflächen i entlang des kegelförmigen Dampfverteilers g mit Dampf beaufschlagt und Kupplungseffekte zwischen den einzelnen kanälen d der Jüse unterbindet.The steam flows through the immersion tube into a conical, Steam distributor closed at the bottom g; on this there are two, three, four or more, narrow channels d with outflow surfaces k open at the bottom attached to their total area corresponds approximately to the pipe area c. A flow divider h is located in the steam distributor g, formed from a corresponding number of baffles, the channels d evenly over the inflow channel surfaces i acted upon with steam along the conical steam distributor g and coupling effects between the individual channels d of the Jüse prevents.

2 bchutzansprüche2 claims for protection

Claims

S c h u t z a n 5 p r ü c h e.

1). Nozzle for direct steam or. Steam-air mixture condensation in process engineering and, in pressure reduction systems, the core technology for reduction of condensation beaters and their effects, characterized that the outflow cross-section of the pressure reduction system immersion pipes or openings through two, three, four or more narrow canals through which the water flows is, with a corresponding number of partial steam flows and bubbles of smaller individual volumes but larger total surface area due to the cooling water jets injected by the steam with improved heat exchange.

2. Nozzle according to claim 1, characterized in that the outflow cross-section formed by sw, ei, three, four or more narrow channels through which the steam flows that are arranged on a pipe cone or directly on the side of the pipe and over correspond to many inner baffles are acted upon separately, whereby through the Steam channel construction the pressure-releasing, smallest ulasendruchmesser through the narrowest Channel width specified at the nozzle outlet and up to the limit of a still permissible Outflow resistance of the jjüse is reduced.

L e r s e i t e