DE2624688B2 - Heat transfer system for gas-cooled high-temperature reactors - Google Patents

Heat transfer system for gas-cooled high-temperature reactors

Info

Publication number
DE2624688B2
DE2624688B2 DE2624688A DE2624688A DE2624688B2 DE 2624688 B2 DE2624688 B2 DE 2624688B2 DE 2624688 A DE2624688 A DE 2624688A DE 2624688 A DE2624688 A DE 2624688A DE 2624688 B2 DE2624688 B2 DE 2624688B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
transfer system
heat transfer
gas
countercurrent
primary gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2624688A
Other languages
German (de)
Other versions
DE2624688C3 (en
DE2624688A1 (en
Inventor
Max Wiesendangen Weber (Schweiz)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sulzer AG
Original Assignee
Gebrueder Sulzer AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gebrueder Sulzer AG filed Critical Gebrueder Sulzer AG
Publication of DE2624688A1 publication Critical patent/DE2624688A1/en
Publication of DE2624688B2 publication Critical patent/DE2624688B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2624688C3 publication Critical patent/DE2624688C3/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00—Reactor types
    • G21C1/32—Integral reactors, i.e. reactors wherein parts functionally associated with the reactor but not essential to the reaction, e.g. heat exchangers, are disposed inside the enclosure with the core
    • G21C1/326—Integral reactors, i.e. reactors wherein parts functionally associated with the reactor but not essential to the reaction, e.g. heat exchangers, are disposed inside the enclosure with the core wherein the heat exchanger is disposed next to or beside the core
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1823—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines for gas-cooled nuclear reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/106—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0054—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for nuclear applications
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertraganlage für gasgekühlte Hochtemperaturreaktoren, die z. B. einzeln oder zu mehreren im den Reaktor enthaltenden Abschirmkörper untergebracht ist bzw. sind, in der vom Reaktor kommendes, hoch erhitztes Primärgas Wärme an ein Arbeitsgas abgibt, mit einem inneren und einem äußeren zylindrischen Mantel und mehreren im Ringraum zwischen den Mänteln achsparallel angeordneten Gegenstrom-Rohrwärmeübertragern, die vom Primärgas umströmt und vom Arbeitsgas durchströmt werden und zumindest die oberen Enden jedes Gegenstrom-Rohrwärmeübertragers in einem Rohrboden eingesetzt sind. Das erhitzte Arbeitsgas dient beispielsweise zum Antrieb thermischer Maschinen oder der Wärmezufuhr in einem chemischen Prozeß, wobei der chemische Prozeß auch im Arbeitsgas selbst sich abspielen kann.The invention relates to a heat transfer system for gas-cooled high-temperature reactors which, for. B. individually or to more than one in the shielding body containing the reactor is or are, in the from Reactor coming, highly heated primary gas gives off heat to a working gas, with an inner and a outer cylindrical jacket and several arranged axially parallel in the annular space between the jackets Countercurrent tubular heat exchangers around which the primary gas flows and the working gas flows through and at least the upper ends of each countercurrent tubular heat exchanger in a tube sheet are used. The heated working gas is used, for example, to drive thermal machines or the supply of heat in a chemical process, the chemical process also in the working gas itself can happen.

Eine Wärmeübertraganlage dieser Art ist aus der DE-OS 24 37 016 bekannt. Bei dieser Anlage sind die im Ringraum angeordneten Gegenstrom-Rohrwärmeübertrager als konzentrische Ringe ausgebildet, indem die Rohre sich zwischen ringförmigen Verteilern und Sammlern für das Arbeitsgas erstrecken. Das heiße Primärgas tritt von oben in den Ringraum ein und trifft zuerst auf die Sammler der Gegenstrom-Rohrwärmeübertrager. Dies ist ungünstig, denn die hohe Temperatur des Primärgases bedingt hohe Temperaturen in der das Primärgas vom Arbeitsgas trennenden Wärmeübertragungsstruktur der Anlage, so daß diese Struktur starken Temperaturbelastungen ausgesetzt ist. Außer durch die hohe Temperatur wird die Struktur auch durch hohe Drücke und Kräfte sowie Wärmspannungen belastet, insbesondere infolge der Formgebung der Sammler als Torusschalen. Außerdem sind die ringförmigen Wärmeübertrager nicht gut transportierbar, so daß sie auf der Baustelle zusammengeschweißt werden müssen.A heat transfer system of this type is known from DE-OS 24 37 016. In this system, the im Annular space arranged countercurrent tubular heat exchanger formed as concentric rings by the Pipes extend between annular manifolds and collectors for the working gas. The hot Primary gas enters the annulus from above and first hits the collector of the countercurrent tubular heat exchanger. This is unfavorable because the high temperature of the primary gas causes high temperatures in the the primary gas from the working gas separating the heat transfer structure of the system, so that this structure is exposed to high temperatures. Besides the high temperature, the structure is also burdened by high pressures and forces as well as thermal stresses, in particular due to the shape of the Collectors as torus shells. In addition, the ring-shaped heat exchangers are not easy to transport, see above that they have to be welded together on site.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wärmeübertraganlage der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß trotz der hohen Temperatur des Primär- und des Arbeitsgases die Belastungen des Materials der Wärmeübertragungsstruktur nicht zu unlässigem Fließen oder gar zum Bruch führen und außerdem die Anlage sich in Einheiten unterteilen läßt, die in der Werkstatt leicht herstellbar und damit gut zur Baustelle transportierbar sind.The invention is based on the object, the heat transfer system of the type mentioned so to improve that, despite the high temperature of the primary and the working gas, the loads of the Material of the heat transfer structure does not lead to impervious flow or even to breakage and In addition, the system can be divided into units that are easy to manufacture in the workshop and therefore good for use Construction site are transportable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb des inneren zylindrischen Mantels achsparallel zu diesem mit ihrem oberen Ende in einen Rohrboden eingesetzte Sackrohre mit je einemThis object is achieved according to the invention in that within the inner cylindrical shell axially parallel to this with their upper end inserted into a tube sheet, each with one

koaxialen, einen Ringspalt freilassenden Einsteckrohr angeordnet und zu den Gegenstrom-Rohrwärmeübertragern so geschaltet sind, daß das heiße Primärgas vor der Umströmung der Gegenstromwärmeübertrager die Sackrohre im Mantel längs umströmt, ",vährend das Arbeitsgas nach Durchströmen der Gegenstrom-Rohrwärmeübertrager die Ringspalte in den Sackrohren und dann darin die Einsteckrohre durchströmt.arranged coaxial, an annular gap free plug-in pipe and to the counterflow pipe heat exchangers are switched so that the hot primary gas before the flow around the countercurrent heat exchanger Blind pipes in the jacket flow around them, "while the working gas flows through the countercurrent pipe heat exchanger flows through the annular gaps in the blind pipes and then through the plug-in pipes.

Diese Wärmeübertraganlage hat die Vorteile, daß sie sich auf der Baustelle leicht und mit relativ wenigen Schweißungen aus großen, in der Werkstatt zu fertigenden, gut transportierbaren Einheiten zusammenfügen läßt und daß sie in den Bereichen, in denen die höchsten Temperaturen auftreten, durch günstige Formgebung mit geringen Wandstärken und geringen Materialanhäufungen auskommt. Geringe Wandstärken bedeuten geringen Verbrauch teuren Materials und geringe Materialanhäufungen kleine Wärmespannungen, so daß rasche Temperaturänderungen zulässig sind.This heat transfer system has the advantages that it can be easily and relatively few on the construction site Joining together welds from large, easily transportable units that can be produced in the workshop and that they are in the areas where the highest temperatures occur, by favorable Shaping gets by with low wall thicknesses and low material accumulations. Low wall thickness mean low consumption of expensive material and low material accumulations, low thermal stresses, so that rapid temperature changes are permissible.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert, die einen Vertikalschnitt durch eine Wärmeübertraganlage zeigt.An embodiment of the invention is explained in more detail in the following description with reference to the drawing explained, which shows a vertical section through a heat transfer system.

In einem als Abschirmkörper dienenden Betondruckgefäß 1 mit zentral angeordnetem, nicht gezeichnetem Reaktorkern sind peripher mehrere, etwa kreiszylindrische Hohlräume 2 mit vertikaler Achse vorgesehen, von denen einer in der Zeichnung dargestellt ist. Der Hohlraum 2 ist mit einer mit Blech abgedeckten Isolation 3 gefüttert und oben zweifach gestuft. Auf der unteren Stufe 4 sitzt ein Tragrost 5 und der Flanschring einer kalottenförmigen Haube 6. Auf der oberen Stufe 10 ruht, durch nicht gezeichnete Mittel niedergehalten, ein betonbewehrter Deckel 11. Der Hohlraum 2 ist über einen horizontalen Kanal 15 mit einer Kammer für den Reaktorkern verbunden.In a concrete pressure vessel 1 serving as a shielding body with a centrally arranged, not shown A plurality of approximately circular cylindrical cavities 2 with a vertical axis are provided at the periphery of the reactor core which one is shown in the drawing. The cavity 2 is covered with a sheet metal Isolation 3 lined and double tiered at the top. On the lower level 4 there is a support grid 5 and the flange ring a dome-shaped hood 6. Rests on the upper step 10, held down by means not shown, a concrete-reinforced cover 11. The cavity 2 is over a horizontal channel 15 connected to a chamber for the reactor core.

Am Tragrost 5 hängt an mehreren schmalen Stegen 20 ein innerer zylindrischer Mantel 21, der unten in einer Ebene 22 schräg an einen kurzen Zylinder 23 elliptischen Querschnitts stößt, der über ein sich verjüngendes Übergangsstück 24 mit einer Primärgaszufuhrleitung 25 verbunden ist. Zwischen der Primärgaszufuhrleitung 25 und der Wand des Kanals 15 ist ein Ringkanal 26 gebildet. Im Raum des kurzen, elliptischen Zylinders 23 ist ein statischer Mischer 27 untergebracht, der beispielsweise aus einem System von kreuzweise, unter 45° zur Strömungsrichtung des Primärgases angeordneten Graphitstäben besteht. Der Mantel 21, der kurze Zylinder 23, das Übergangsstück 24 und die Primärgaszufuhrleitung 25 bestehen aus hochtemperaturbeständigen Metallblechen, die auf der Innenseite thermisch isoliert sind, so daß sie im wesentlichen die Temperatur des auf der Außenseite strömenden Primärgases annehmen.On the support grid 5 hangs on several narrow webs 20, an inner cylindrical jacket 21, which is below in a Plane 22 obliquely abuts a short cylinder 23 of elliptical cross section, which over a tapered transition piece 24 is connected to a primary gas supply line 25. Between the primary gas supply line 25 and the wall of the channel 15, an annular channel 26 is formed. In the space of the short, elliptical A static mixer 27 is housed in the cylinder 23, which consists, for example, of a system of crosswise, consists of graphite rods arranged at 45 ° to the direction of flow of the primary gas. The coat 21, the short cylinder 23, the transition piece 24 and the primary gas supply line 25 are made of high temperature resistant Metal sheets that are thermally insulated on the inside, so that they are essentially the Assume the temperature of the primary gas flowing on the outside.

Der Tragrost 5 weist in der Mitte einen kreisförmigen Ausschnitt zur Aufnahme eines mit einem Flansch versehenen Rohrbodens 30 auf, in dem ein Bündel von Sackrohren 31 endet. Peripher um den Rohrboden 30 herum ist im Tragrost 5 eine Reihe von kleineren, kreisförmigen Ausschnitten angeordnet, die je einen mit einem Flansch versehenen Rohrboden 40 aufnehmen. Die Sackrohre 31 sind am unteren Ende durch je eine Kalotte 32 geschlossen und in ihnen ist je ein Einsteckrohr 33 koaxial angeordnet. Die Einsteckrohre 33 hängen oben an einer Rohrplatte 34 und enden unten im Bereich der Kalotten 32 offen. An die Rohrplatten 34 schließen oben zwei konische Rohrstücke 35 und 36 und eine das Arbeitsgas wegführende Leitung 37 an. Die zusammen mit der Rohrplatte 34 einen Sammler 38 bildenden Rohrstücke 35 und 36 sowie die Leitung 37 bestehen aus hochtemperaturbeständigem Blech, das ebenfalls mit einer beispielsweise keramischen Wärmeisolation gefüttert ist.The support grid 5 has a circular cutout in the middle for receiving one with a flange provided tube sheet 30, in which a bundle of blind tubes 31 ends. Peripheral around the tube sheet 30 around a number of smaller, circular cutouts is arranged in the support grid 5, each with one take a flange provided tube sheet 40. The blind pipes 31 are each at the lower end by one Dome 32 closed and in each of them an insertion tube 33 is arranged coaxially. The insert pipes 33 hang at the top on a tube plate 34 and end openly at the bottom in the area of the spherical caps 32. To the tube plates 34 close at the top two conical pipe pieces 35 and 36 and a line 37 leading away the working gas. the together with the tube plate 34, tube sections 35 and 36 forming a collector 38, as well as the line 37 consist of high-temperature-resistant sheet metal, which also has, for example, ceramic thermal insulation is fed.

In jedem Rohrboden 40 sind die oberen Enden von Hohlkörpern in Form von Rohren 41 eingesetzt, die in einem Ringbereich um ein zentrales Rohr 42 angeordnet sind. Die unteren Enden der Rohre 41 und das untereIn each tube sheet 40, the upper ends of hollow bodies in the form of tubes 41 are used, which in a ring area around a central tube 42 are arranged. The lower ends of the tubes 41 and the lower

ίο linde des zentralen Rohres 42 sind in einer Rohrplatte 44 befestigt, die unten von einer Kalotte 45 überspannt ist, so daß sich ein Verteiler 46 bildet. Die Rohrboden 40 mit den Rohren 41 und den Verteilern 46 bilden Gegenstrom-Rohr wärmeübertrager 47, die in einen von dem inneren Mantel 21 und einem äußeren zylindrischen Mantel 70 begrenzten Ringraum 48 ragen.ίο linden of the central tube 42 are in a tube plate 44 attached, which is spanned at the bottom by a spherical cap 45, so that a distributor 46 is formed. The tube sheet 40 with the tubes 41 and the manifolds 46 form countercurrent tube heat exchangers 47, which in one of the inner shell 21 and an outer cylindrical shell 70 limited annular space 48 protrude.

Die Rohre 42 sind über geneigt-tangential geführte und damit federnd angeordnete Zweigleitungen 50 an einen konischen Ringraum 51 angeschlossen, der sich zwischen dem Rohrstück 36 und einem konischen Rohrstück 52 erstreckt und der oben in einen zylindrischen Ringraum 53 übergeht, der von der Arbeitsgas wegführenden Leitung 37 und einer kühles Arbeitsgas führenden Leitung 54 begrenzt ist. ZwischenThe tubes 42 are attached via inclined-tangentially guided and thus resiliently arranged branch lines 50 a conical annular space 51 connected, which extends between the pipe section 36 and a conical Pipe section 52 extends and the top merges into a cylindrical annular space 53, which is from the Working gas leading away line 37 and a cool working gas leading line 54 is limited. Between

2> der Leitung 54 und der diese umgebenden öffnung im Deckel 11 erstreckt sich eine Hülse 56, die oberhalb des Deckels dient mit der Leitung 54 und unterhalb des Deckels dicht mit der Haube 6 verbunden ist. Der Deckel 11 ist sodainn über ein Wellrohr 58 mit der Hülse2> of the line 54 and the opening in the surrounding area Cover 11 extends a sleeve 56 which is above the The cover is used with the line 54 and is tightly connected to the hood 6 below the cover. Of the Lid 11 is sodainn via a corrugated tube 58 with the sleeve

Ji) 5'6 gasdicht verbunden.Ji) 5'6 connected gas-tight.

Die Rohre 41 jedes Gegenstrom-Rohrwärmeübertragers 47 sind von einem an den Rohren 41 hängenden Hüllrohr 60 umfaßt. Diese Hüürohre 60 enden oben bündig mit dem inneren Mantel 21 und lassen auch unten einen Durchtrittsquerschnitt 61 oberhalb der Verteiler 46 frei.The tubes 41 of each countercurrent tube heat exchanger 47 are from one hanging from the tubes 41 Cladding tube 60 includes. These hip tubes 60 end flush with the inner jacket 21 at the top and also leave at the bottom a passage cross section 61 above the distributor 46 is free.

An der Unterseite des Tragrostes 5 ist außerhalb der Ausschnitte für die Rohrböden 40 der äußere Mantel 70 angeschweißt, der im unteren Bereich eine seitliche Aushalsung 71 zum Durchführen des Übergangsstückes 24 sowie einen geschweiften Boden 72 mit axialer öffnung 73 aufweist. In der öffnung 73 sitzt der Rotor eines Gebläses 74, das von einem Motor 75 mit vertikaler Achse angetrieben wird. Im Ringraum zwischen dem äußeren Mantel 70 und der Isolation 3 ist eine zylindrische Leitwand 80 vorgesehen, die diesen Ringraum in zwei Kühlspalte 78 und 79 unterteilt. Die Leitwand 80 läßt an der Oberkante eine Durchtrittsöffnung 81 frei und ist unten am Boden des Hohlraumes 2At the bottom of the support grate 5 is outside the Cutouts for the tube sheets 40 of the outer jacket 70 are welded on, the one on the side in the lower area Neck 71 for leading through the transition piece 24 and a curved bottom 72 with an axial has opening 73. The rotor is seated in the opening 73 a fan 74 driven by a motor 75 with a vertical axis. In the annulus a cylindrical baffle 80 is provided between the outer jacket 70 and the insulation 3, which these Annular space divided into two cooling gaps 78 and 79. The guide wall 80 leaves a passage opening at the upper edge 81 free and is at the bottom of the cavity 2

so sowie auf der Außenseite der Aushalsung 71 gasdicht angeschweißt.so as well as welded gas-tight on the outside of the neck 71.

Der freie Querschnitt des Ringraumes 48 zwischen dem inneren Mantel 21, dem äußeren Mantel 70 und den Hüllrohren 60 ist durch an den Mänteln 21 und 70 befestigte Trennschotten 82 abgesperrt.The free cross section of the annular space 48 between the inner jacket 21, the outer jacket 70 and the Cladding tubes 60 are blocked by partition bulkheads 82 attached to jackets 21 and 70.

Im Betrieb strömt heißes Primärgas über die Primiirgaszufuhrleitung 25, das Übergangsstück 24 und den statischen Mischer 27, in dem die Temperatur des Primärgases über den Strömungsquerschnitt ausgegli-During operation, hot primary gas flows via the primary gas supply line 25, the transition piece 24 and the static mixer 27, in which the temperature of the primary gas is equalized over the flow cross-section

w) chen wird, in Längsrichtung um die Sackrohre 31, an denen Wärme abgegeben wird. Das Primärgas gelangt sodann durch die Schlitze zwischen den Stegen 20 des inneren Mantels 21 in die Räume zwischen den Rohren 41 uer Gegenstrom-Rohrwärmeübertrager 47. Diese umströmend, durchfließt es die Hüllrohre 60 und gelangt — nach Umströmung der Verteiler 46 — zum Gebläse 74. Das Gebläse 74 fördert das gekühlte Primärgas in den Kühlspalt 78, den es aufwärts durchströmt, wonachw) chen, in the longitudinal direction around the blind pipes 31, on which heat is given off. The primary gas then passes through the slots between the webs 20 of the inner jacket 21 in the spaces between the tubes 41 uer counterflow tube heat exchanger 47. This Flowing around it, it flows through the cladding tubes 60 and arrives - after flowing around the distributors 46 - to the fan 74. The fan 74 conveys the cooled primary gas into the cooling gap 78, through which it flows upwards, after which

es den Kühlspalt 79 abwärts durchströmt. Am Boden des Hohlraumes 2 angelangt, fließt es über den Ringkanal 26 zum Reaktor zurück.it flows through the cooling gap 79 downwards. Reached the bottom of the cavity 2, it flows over the Annular channel 26 back to the reactor.

Das kühle Arbeitsgas tritt über den zylindrischen Ringraum 53, den konischen Ringraum 51, die Zweigleitungen 50 und die zentralen Rohre 42 in die Verteiler 46 und strömt dann im Gegenstrom zum Primärgas durch die Rohre 41, in denen eine Aufheizung erfolgt, zum Raum unter der Haube 6. Aus diesem Raum strömt das Arbeitsgas durch die Ringspalte zwischen in den Sackrohren 31 und den Einsteckrohren 33, wobei es auf seine höchste Temperatur erhitzt wird. In den Kalotten 32 der Sackrohre 31 kehrt das Arbeitsgas seine Strömungsrichtung um und gelangt durch die Einsteckrohre 33, die auf der Innenseite eine Isolation tragen, über die das heiße Arbeitsgas wegführende Leitung 37 zum Verbraucher, z. B. einer Gasturbinengruppe oder einer Chemieanlage.The cool working gas passes through the cylindrical annular space 53, the conical annular space 51, the Branch lines 50 and the central tubes 42 into the manifolds 46 and then flows in countercurrent to the Primary gas through the pipes 41, in which heating takes place, to the space under the hood 6. From this space the working gas flows through the annular gap between the blind pipes 31 and the plug-in pipes 33, whereby it is heated to its highest temperature. In the calottes 32 of the blind pipes 31, the working gas is reversed Direction of flow around and passes through the plug-in pipes 33, which have insulation on the inside, Via the line 37 leading away the hot working gas to the consumer, e.g. B. a gas turbine group or a chemical plant.

Durch diese Anordnung treten die höchsten Temperaturen an den Kalotten 32 und in den unteren Bereichen der Sackrohre 31 auf. Diese Partien sind im Normalbetrieb nahezu spannungsfrei, so daß hohe Endtemperaturen des Arbeitsgases zulässig sind.As a result of this arrangement, the highest temperatures occur at the domes 32 and in the lower ones Areas of the blind pipes 31. These parts are almost stress-free in normal operation, so that high End temperatures of the working gas are permissible.

Beim Eintritt in die Gegenstrom-Rohrwärmeübertrager 47 ist die Temperatur des Primärgases bereits so weit abgebaut, daß sich Metalltemperaturen ergeben, die bei den dort dauernd zu erwartenden, erheblichen Spannungen noch zulässig sind.When entering the countercurrent tubular heat exchanger 47, the temperature of the primary gas is already like this Degraded far so that the metal temperatures result, which are to be expected there continuously, considerable Tensions are still permissible.

Zur Zentrierung der Einsteckrohre 33 in den Sackrohren 31 können an den Einsteckrohren 33 Abstandhalter vorgesehen sein, die vorzugsweise in einem Abstand von der Rohrplatte 34 angebracht sind, der etwa 2Aj der Länge der Einsteckrohre beträgt.To center the insert pipes 33 in the blind pipes 31, spacers can be provided on the insert pipes 33, which spacers are preferably attached at a distance from the pipe plate 34 which is approximately 2 Aj the length of the insert pipes.

Anstelle der im Ausführungsbeispiel relativ wenigen Sackrohre 31 können beispielsweise hundert vorhanden sein, die alle in dieselben Rohrboden 30 münden.Instead of the relatively few blind pipes 31 in the exemplary embodiment, a hundred may be present, for example which all open into the same tube sheet 30.

Hierzu 1 Blatt ZeichnuncenFor this 1 sheet of drawings

Claims (9)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Wärmeübertraganlage für gasgekühlte Hochtemperaturreaktoren, die z. B. einzeln oder zu mehreren in den Reaktor enthaltenden Abschirmkörper untergebracht ist bzw. sind, in der vom Reaktor kommendes, hoch erhitztes Primärgas Wärme an ein Arbeitsgas abgibt, mit einem inneren und einem äußeren zylindrischen Mantel und mehreren im Ringraum zwischen den Mänteln achsparallel angeordneten Gegenstrom-Rohrwärmeübertragern, die vom Primärgas umströmt und vom Arbeitsgas durchströmt werden und zumindest die oberen Enden jedes Gegenstrom-Rohrwärmeübertragers in einem Rohrboden eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des inneren zylindrischen Mantels (21) achsparallel zu diesem mit ihrem oberen Ende in einen Rohrboden (30) eingesetzte Sackrohre (31) mit je einem koaxialen, einen Ringspalt freilassenden Einsteckrohr (33) angeordnet und zu den Gegenstrom-Rohrwärmeübertragern (47) so geschaltet sind, daß das heiße Primärgas vor der Umströmung der Gegenstrom-Rohrwärmeübertrager (47) die Sackrohre (31) im Mantel (21) längs umströmt, während das Arbeitsgas nach Durchströmen der Gegenstrom-Rohrwärmeübertrager (47) die Ringspalte in den Sackrohren (31) und dann darin die Einsteckrohre (33) durchströmt.1. Heat transfer system for gas-cooled high-temperature reactors, the z. B. individually or to several shielding bodies contained in the reactor are housed or are in the from Reactor coming, highly heated primary gas gives off heat to a working gas, with an inner one and an outer cylindrical shell and several in the annulus between the shells axially parallel countercurrent tubular heat exchangers around which the primary gas flows and are flowed through by the working gas and at least the upper ends of each countercurrent tubular heat exchanger are used in a tube sheet, characterized in that within the inner cylindrical shell (21) axially parallel to this with its upper end in a tube sheet (30) inserted blind tubes (31) with each a coaxial plug-in pipe (33) which leaves an annular gap and is connected to the countercurrent pipe heat exchangers (47) are switched so that the hot primary gas before flowing around the countercurrent tubular heat exchanger (47) the Blind pipes (31) in the jacket (21) flows around longitudinally, while the working gas after flowing through the Countercurrent tubular heat exchanger (47) the annular gaps in the blind pipes (31) and then the Insertion pipes (33) flows through. 2. Wärmeübertraganlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrboden (30, 40) auf einem gemeinsamen Tragrost (5) dicht befestigt sind, den eine im wesentlichen kartenförmige Haube (6) überspannt, innerhalb der die Einsteckrohre (33) in mindestens einem Sammler (38) enden.2. Heat transfer system according to claim 1, characterized in that the tube sheet (30, 40) are tightly attached to a common support grid (5), the one essentially card-shaped Cover (6) spanned, within which the plug-in tubes (33) end in at least one collector (38). 3. Wärmeübertraganlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstrom-Rohrwärmeübertrager (47) langgestreckte, das Arbeitsgas führende Hohlkörper (41) sind, die von einem beidendig offenen Hüllrohr (60) umgeben sind, wobei der außerhalb des Hüllrohres (60) verbleibende Teil des Ringraumes (48) gegen Längsdurchströmung seitens des Primärgases durch Trennschatten (82) abgesperrt ist.3. Heat transfer system according to claim 1 or 2, characterized in that the countercurrent tubular heat exchanger (47) are elongated, the working gas leading hollow body (41), which is of a enveloping tube (60) that are open at both ends, the one remaining outside of the cladding tube (60) Part of the annular space (48) against the longitudinal flow of the primary gas through separating shadows (82) is locked. 4. Wärmeübertraganlage nach einem der Ansprüehe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (48) von mindestens einem Kühlspalt (78) umgeben ist, in dem kühles Arbeitsgas oder kühles Primärgas strömt.4. Heat transfer system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Annular space (48) is surrounded by at least one cooling gap (78), in the cool working gas or cool Primary gas flows. 5. Wärmeübertraganlage nach einem der Ansprü- so ehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Zufuhrkanal (25) für das heiße Primärgas ein statischer Mischer (27) angeordnet ist.5. Heat transfer system according to one of claims before 1 to 4, characterized in that im A static mixer (27) is arranged in the supply channel (25) for the hot primary gas. 6. Wärmeübertraganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (48) an seinem dem Tragrost (5) gegenüberliegenden Ende mit der Saugseite eines Gebläses (74) für das gekühlte Primärgas verbunden ist, dessen Druckseite mit dem Kühlspalt (78) verbunden sein kann.6. Heat transfer system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Annular space (48) at its end opposite the support grid (5) with the suction side of a Fan (74) for the cooled primary gas is connected, the pressure side of which with the cooling gap (78) can be connected. 7. Wärmeübertraganlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlspalt (78) von einem zweiten Kühlspalt (79) umgeben ist, der tragrostseitig mit dem ersten Kühlspalt (78) und gegenüberliegend mit einem den Zufuhrkanal (25) für das heiße Primärgas umgebenden Ringkanal (26) verbunden ist.7. Heat transfer system according to claim 6, characterized in that the cooling gap (78) of a second cooling gap (79) is surrounded, the support grate side with the first cooling gap (78) and opposite with an annular channel (26) surrounding the supply channel (25) for the hot primary gas connected is. 8. Wärmeübertraganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Sammler (38) für das heiße Arbeitsgas wegführende Leitung (37) von einer, kühles Arbeitsgas führenden Leitung (54) umgeben ist, die auch den Sammler (38) mindestens partiell umhüllt, und daß von dieser Leitung (54) Zweigleitungen (50) zu den Gegenstrom-Rohrwärmeübertragern (47) führen.8. Heat transfer system according to one of claims 1 to 7, characterized in that one of the Collector (38) for the line (37) leading away from the hot working gas from a cool working gas leading Line (54) is surrounded, which also at least partially envelops the collector (38), and that of this Line (54) lead branch lines (50) to the countercurrent tubular heat exchangers (47). 9. Wärmeübertrageranlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigleitungen (50) die Rohrboden (40) der Gegenstrom-Rohrwärmeübertrager (47) durchdringen und sich parallel zu den Hohlkörpern (41) bis zu deren unteren Enden erstrecken und dort mit den Hohlkörpern an Verteiler (46) angeschlossen sind.9. Heat exchanger system according to claim 8, characterized in that the branch lines (50) penetrate the tube sheet (40) of the countercurrent tube heat exchanger (47) and become parallel to it the hollow bodies (41) extend to their lower ends and there with the hollow bodies Manifold (46) are connected.
DE2624688A 1976-05-11 1976-06-02 Heat transfer system for gas-cooled high-temperature reactors Expired DE2624688C3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH586976A CH592942A5 (en) 1976-05-11 1976-05-11

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2624688A1 DE2624688A1 (en) 1977-11-17
DE2624688B2 true DE2624688B2 (en) 1978-10-19
DE2624688C3 DE2624688C3 (en) 1979-06-07

Family

ID=4300667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2624688A Expired DE2624688C3 (en) 1976-05-11 1976-06-02 Heat transfer system for gas-cooled high-temperature reactors

Country Status (3)

Country Link
CH (1) CH592942A5 (en)
DE (1) DE2624688C3 (en)
FR (1) FR2351472A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2936199A1 (en) * 1979-09-07 1981-03-19 Didier Engineering Gmbh, 4300 Essen Gaseous media superheating apparatus - with concentric ceramic tubes suspended in heating chamber

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH612785A5 (en) * 1976-12-21 1979-08-15 Sulzer Ag
DE2903644C2 (en) * 1979-01-31 1987-04-23 Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 4600 Dortmund Heat exchanger for a gas-cooled nuclear reactor plant
DE3047683A1 (en) * 1980-12-18 1982-07-15 Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 5000 Köln Concrete pressure vessel penetration for steam generator - has double closure comprising tube plate and top dome

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2800307A (en) * 1954-06-04 1957-07-23 Stratford Eng Corp Apparatus for controlling temperature change of blends of fluids or fluids and finely divided solids
AT255457B (en) * 1964-05-26 1967-07-10 Waagner Biro Ag Heat exchangers, in particular for nuclear power plants
US3406747A (en) * 1966-01-18 1968-10-22 American Schack Company Inc Heat exchanger having concentric supply and exhaust conduits
DE2424355A1 (en) * 1974-05-20 1975-12-04 Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh Heat exchanger of circular or hexagon cross section - for gas turbine cct. or high temperature atomic reactor
DE2448832C2 (en) * 1974-10-14 1985-03-07 Interatom Internationale Atomreaktorbau Gmbh, 5060 Bergisch Gladbach Liquid metal / water heat exchanger with exchangeable tube bundles

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2936199A1 (en) * 1979-09-07 1981-03-19 Didier Engineering Gmbh, 4300 Essen Gaseous media superheating apparatus - with concentric ceramic tubes suspended in heating chamber

Also Published As

Publication number Publication date
FR2351472A1 (en) 1977-12-09
CH592942A5 (en) 1977-11-15
DE2624688C3 (en) 1979-06-07
FR2351472B1 (en) 1978-10-13
DE2624688A1 (en) 1977-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3039787A1 (en) HEAT EXCHANGER
EP0048326B1 (en) Hot-gas cooler for a coal gasification plant
DE2008311C3 (en) Heat exchanger
DE2733926A1 (en) HEAT EXCHANGER
DE2660373B1 (en) Fluid-flowed cooling element
EP0010679B1 (en) Heat exchanger for high-temperature gases
DE2652167B2 (en) Heat transfer system for gas-cooled high-temperature reactors
DE2624688C3 (en) Heat transfer system for gas-cooled high-temperature reactors
DE3643303A1 (en) DEVICE FOR HEAT EXCHANGE, ESPECIALLY BETWEEN SYNTHESIS GAS AND BOILER FEED WATER
DE2430161C2 (en) Heat exchangers with a circular or hexagonal cross-section
DE19833004A1 (en) Heat exchanger for cooling a hot process gas
EP0172363B1 (en) Heat-exchange apparatus, particularly for cooling gas from a high-temperature reactor
DE2518067A1 (en) HEAT EXCHANGER AND ITS USE FOR COOLING HOT GASES
EP0994322A2 (en) Heat exchanger with connecting element
DE2813808C2 (en)
DE874678C (en) Pipe gas heaters, especially for solid fuels, preferably for use in two-stage gas turbine plants
DE2403713A1 (en) HEAT EXCHANGER
DE2308317A1 (en) HEAT EXCHANGER WITH TUBE-SHAPED PIPE BUNDLE
DE2638274A1 (en) BOILER HEATED WITH WASTE
DE948692C (en) Heat exchange with U-shaped pipes
DE2854499C2 (en) Gas-heated straight tube steam generator in element construction for a nuclear reactor plant
DE2517694C2 (en) Heat exchangers with a circular or hexagonal cross-section with a number of tube bundles
DE2624621A1 (en) HEAT TRANSFER ELEMENT FOR HIGH TEMPERATURES
DE2903644C2 (en) Heat exchanger for a gas-cooled nuclear reactor plant
DE2449190C2 (en) Process heat exchanger for gas-cooled high-temperature reactors

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee