DE8233469U1

DE8233469U1 - HOT FLUID PIPE WITH EXTERNAL COOLING

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Publication number: DE8233469U1
Application number: DE19828233469U
Authority: DE
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1982-11-29
Filing date: 1982-11-29
Publication date: 1984-07-26

Description

82 P 6 7 3 8QE82 P 6 7 3 8QE

INTERATOM 24-616.4INTERATOM 24-616.4

Internationale Atomreaktorbau GmbH D-5O6O Bergisch Gladbach 1Internationale Atomreaktorbau GmbH D-5O6O Bergisch Gladbach 1

Hot fluid pipeline with external cooling

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohrleitung nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs- Sie ist insbesondere zur Verwendung in Hochtemperatur-Eeraenergieanlagen vorgesehen, kann jedoch auf anderen Gebieten der Technik Verwendung finden in denen Fluide bei hoher Temperatur unter Druck in Rohrleitungen geführt werden müssen. Ein solches Fluid ist z.B. das als Kühlmittel in den genannten Kernenergieanlagen vor-The present invention relates to a pipeline according to the preamble of the first claim in particular for use in high-temperature Eeraenergieanlagen provided, but can be used in other areas of technology in which fluids are used must be guided in pipelines under pressure at high temperatures. Such a fluid is e.g. as Coolant in the above-mentioned nuclear power plants

gesehene Helium, das Temperaturen bis zu 950 C erreicht und im Normalbetrieb unter einem Druck vcn bis zu 40 bar steht. Da zur Zeit keine für Großanlagen in Betracht kommenden Werkstoffe bekannt sind, die sowohl der genannten Temperatur als auch diesem Druck widerstehen können, ist bereits früher vorgeschlagen worden, die Rohrleitung in Form eines Doppelrohres aufzubauen mit einem äußeren, dem Druckeinschluß dienenden metallischen Rohr und einem inneren, nicht druckdichten, aber warmfesten Rohr, beispielsweise aus einer Keramik. Der Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr wird dabei mit einer Isolierung gefüllt, die sicherstellt, daß die hohe im Inneren des Innenrohres herrschende Temperatur radial nach außen auf einen Wert J/on z.B.seen helium, which reaches temperatures of up to 950 C and is under a pressure of up to 40 bar in normal operation. Since there are currently no materials suitable for large-scale systems that can withstand both the temperature and this pressure mentioned, it has already been proposed earlier to build the pipeline in the form of a double pipe with an outer, pressure containment serving metallic pipe and an inner , not pressure-tight, but heat-resistant pipe, for example made of a ceramic. The space between the inner and outer pipe is filled with insulation which ensures that the high temperature inside the inner pipe radially outwards to a value J / on, for example

3v 300° C) abgebaut wird, bei dem Stahl noch eine ausreichende mechanische Festigkeit besitzt. Bei Rohrleitungen, die große Mengen an heißem Fluid transportieren, wird die erforderliche Isolierung so dick, daß der Außendurchmesser der Rohrleitung das erwünschte Maß erheblich überschreitet. Es erscheint daher vor- 3v 300 ° C), at which steel still has sufficient mechanical strength. In pipelines carrying large quantities of hot fluid, the insulation required becomes so thick that the outside diameter of the pipeline significantly exceeds the desired dimension. It therefore appears

20.08.82 We/Pa08/20/82 We / Pa

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teilhaft, eine aktive Kühlung des Außenrohres vorzunehmen. Dabei ist zu beachten, daß aus Sicherheitsgründen und um Wiederholungsprüfungen zu ermöglichen, die feste Verbindung des Außenrohres mit der Kühleinrichtung vermieden werden soll.Partial to make an active cooling of the outer tube. It should be noted that for security reasons and to enable repeat tests, the fixed connection of the outer tube to the cooling device should be avoided.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Heißfluid-The object of the present invention is a hot fluid

rohrleitung der beschriebenen Art .nit einer Kühlungpipeline of the type described .nit cooling

des Außenrohres, die keine feste Verbindung mit demof the outer pipe that does not have a fixed connection with the

Rohr aufweist und die leicht montierbar und demontierbar ist.Has tube and which is easy to assemble and dismantle.

Die'Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im kennzeichnenden Teil des ersten Anspruchs angegebenen Mittel. Ein aus mehreren, vorzugsweise drei Sektoren bestehendes Hüllrohr läßt sich um die Rohrleitung herumlegen und ohne unmittelbare Verbindung zu letzterem befestigen, wozu herkömmliche Spannmittel ausreichen. Eine durch Einschweißungen oder dergleichen mögliche Schwächung des Außenrohres der Rohrleitung wird vermieden, und zugleich wird sichergestellt, daß dieses nach einfachem Abnehmen der Hüllrohrsektoren in seiner vollen Ausdehnung für Prüfungen zugänglich wird. Die Sektoren des Hüllrohres, das ja nur eine geringe Dicke aufzuweisen braucht, kann der Fachmann durch Auswahl geeigneter Materialarten und -stärken so gestalten, daß eine gewisse Elastizität und Verformbarkeit gewährleistet ist. um einen den Wärmeübergang fördernden innigen Kontakt zum Außenrohr herzustellen. Der oder die Kühlkanäle jedes Sektors sind zweckmäßigerweise getrennt von denen der anderen Sektoren mit einer beliebigen Wärmesenke für die von der Rohrleitung abgegebene Verlustwärme verbunden.This task is solved by the in the characterizing Part of the first claim specified means. One of several, preferably three, sectors The existing duct can be laid around the pipeline and attached without a direct connection to the latter, for which conventional clamping devices are sufficient. A weakening possible due to welds or the like the outer tube of the pipeline is avoided, and at the same time it is ensured that this after simple Removal of the cladding tube sectors in its full extent is accessible for tests. The sectors of the cladding tube, which of course only needs to have a small thickness, can be determined by a person skilled in the art by selecting suitable ones Design material types and thicknesses in such a way that a certain elasticity and deformability are guaranteed is. in order to establish intimate contact with the outer tube that promotes heat transfer. The cooling duct or ducts each sector are conveniently separate from those of the other sectors with any one Heat sink connected for the heat dissipated by the pipeline.

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Un. die Zahl der Anschlüsse usw. niedrig zu halten, ist jeder Sektor des Hüllrohres zweckmäßigerweise nur mit einem Kühlkanal versehen, dessen Form entsprechend dem Vorschlag des zweiten Anspruchs gestaltet werden öollte, um eine möglichst günstige Verteilung der wärmeaufnehmenden Elemente über die Fläche zu erreichen.U.N. to keep the number of connections etc. low is each sector of the cladding tube is expediently provided with only one cooling channel, the shape of which corresponds to that Proposal of the second claim should be designed in order to achieve the best possible distribution of the heat-absorbing Reaching elements across the surface.

Die im dritten Anspruch vorgeschlagene Maßnahme dient einer Verbesserung des Wärmeübergangs vom Außen- auf das Hüllrohr und kann z.B. durch einen schwarzen Anstrich der Innenseite der Hüllrohrsektoren erreicht werden.The measure proposed in the third claim serves to improve the heat transfer from the outside to the cladding tube and can be reached e.g. by painting the inside of the cladding tube sectors black will.

Werden der oder die Kühlkanäle jedes Sektors des Hüllrohres wie im vierten Anspruch vorgeschlagen, unabhängig voneinander absperrbar gestaltet, so läßt sich zum einen die unterschiedliche Wärmebelastung der einzelnen Sektoren ausgleichen (infolge der nach oben gerichteten natürlichen Konvektion wird die zu kühlende Rohrleitung auf ihrer Oberseite eine etwas höhere Temperatur annehmen als an ihrer Unterseite) und zum anderen wird die Demontage zu Inspektionszwecken sehr erleichtert, indem die Kühlkanäle vor dem Entfernen der einzelnen Sektoren nicht entleert zu werden brauchen.If the cooling channel or channels of each sector of the cladding tube as proposed in the fourth claim, independently designed lockable from each other, so on the one hand the different heat load of the individual Equalize sectors (due to the natural convection directed upwards, the pipeline to be cooled assume a slightly higher temperature on their upper side than on their underside) and on the other hand, the Disassembly for inspection purposes is made much easier by removing the cooling ducts before removing the individual sectors do not need to be emptied.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und zwar zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing, namely shows

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein Stück (Schuss) einer Hochtemperaturrohrleitung, Fig. 2 in vergrößertem Maßstab eine Einzelheit derselbenFig. 1 is a perspective view of a piece (shot) of a high-temperature pipeline, Fig. 2 shows a detail of the same on an enlarged scale

entsprechend der Linie II-II der Fig. 1 und Fig. 3 die Verschaltung der Kühleinrichtung.corresponding to the line II-II of FIGS. 1 and 3 shows the interconnection of the cooling device.

Die Rohrleitung besteht aus einem der StrömungsführungThe pipeline consists of a flow guide

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dienenden Innenrohr 1, das in bekannter Weise aus einer Anzahl von keramischen, jeweils einen Sektor ausfüllenden Einzelteilen zusammengesetzt ist. In seinem Inneren kann z.B. auf 950 C aufgeheiztes Helium strömen, wie es als Wärmeübertragungsmittel in einer Hochtemperatur-Kernenergieanlage verwendet wird. Den Einschluß des Gasdrucks von z.B. 40 bar übernimmt nicht das Innenrohr 1 sondern ein aus metallischen Werkstoffen hergestelltes Außenrohr 2, das unter Beibehaltung eines gewissen Zwischenraumes um das Innenrohr 1 herum angeordnet ist. Das Außenrohr 2 darf nur eine Temperatur von ca. 300°C erreichen, wofür eine auf seiner Außenseite angebrachte Kühlung sorgt. Diese besteht aus mäanderförmig geführten Kühlkanälen 3, die über Anschlüsse 4 mit einer nicht im einzelnen dargestellten, beliebigen Wärmesenke verbindbar sind. Jeder Kühlkanal 3 ist auf einem Sektor 5 eines das Außenrohr 2 umgebenden Hüllrohres aus einem dünnen Blech befestigt und mit diesem bewegbar. Die Fig. 2 zeigt eine mögliche Konfiguration der Kühlkanäle, die mittels des bekannten Explosions-Aufweitungs-Verfahrens hergestellt werden. Der gesamte Hüllrohrsektor ist biegsam genug, um sich genau der Außenkontur des Außonrohres '2 anzupassen. Die Befestigung der Sektoren 5 ge-5 schieht durch um die Rohrleitung herum gelegte Spannbänder 6, die mittels der bekannten Spannschlösser 7 gespannt werden. Da das Außenrohr 2 selbst nicht bearbeitet wird, können hier auch keine möglicherweise zu Bedenken Anlaß gebende Schwachstellen durch die Anbringung der Kühlung geschaffen werden. Nach Lösen der Spannbänder 6 sind die Sektoren 5 darüberhinaus ohne weiteres abnehmbar, worauf die ganze Außenseite des Außenrohres 2 für Inspektionszwecke zugänglich ist.serving inner tube 1, which is composed in a known manner from a number of ceramic, each filling a sector items. Inside it, for example, helium heated to 950 C, as used as a heat transfer medium in a high-temperature nuclear power plant, can flow. The inclusion of the gas pressure of 40 bar, for example, is not carried out by the inner tube 1 but by an outer tube 2 made of metallic materials, which is arranged around the inner tube 1 while maintaining a certain gap. The outer tube 2 may only reach a temperature of approx. 300 ° C., which is ensured by a cooling system attached to its outside. This consists of meandering cooling channels 3, which can be connected via connections 4 to any heat sink, not shown in detail. Each cooling channel 3 is attached to a sector 5 of a cladding tube that surrounds the outer tube 2 and is made of thin sheet metal and can be moved with the latter. FIG. 2 shows a possible configuration of the cooling channels which are produced by means of the known explosion expansion method. The entire cladding tube sector is flexible enough to match the outer contour of the outer tube 2 exactly. The securing of the sectors 5 takes place by means of tensioning straps 6 which are placed around the pipeline and which are tensioned by means of the known turnbuckles 7. Since the outer tube 2 itself is not machined, no weak points which may give rise to concern can be created by the attachment of the cooling. After loosening the tensioning straps 6, the sectors 5 can moreover be easily removed, whereupon the entire outside of the outer tube 2 is accessible for inspection purposes.

Die Fig. 3 zeigt in schematischer Form die Verbindung3 shows the connection in schematic form

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der auf den Sektoren 5 angebrachten Kühlkanäle 3 über absperrbare Anschlüsse 4 an die Leitungen 11, 12,die die Zu- bzw. Abfuhr des Kühlmittels besorgen. Dabei ist der Kühlmitteldurchsatz entsprechend den zeitlich und örtlich (entsprechend der Lage der Kühlkanäle 3 auf der Ober- oder Unterseite der Rohrleitung) unterschiedlichen Erfordernissen steuerbar. Diese Steuerung erfolgt für jeden Sektor getrennt durch ein Gerät 14, daß das Ventil entsprechend der in der Leitung 12 herrschenden Temperatur mehr oder minder weit öffnet. Das Kühlmittel wird in den Leitungen 11, 12 mittels einer Pumpe 15 umgewälzt und fließt durch einen Kühler 16, der seinerseits über Zu- 17 bzw. Ableitungen 18 die Wärme nach außen abführt.of the cooling channels 3 attached to the sectors 5 via lockable connections 4 to the lines 11, 12, the arrange the supply and discharge of the coolant. The coolant throughput is in accordance with the time and locally (according to the position of the cooling channels 3 on the top or bottom of the pipeline) different Controllable according to requirements. This control is carried out separately for each sector by a device 14, that the valve opens to a greater or lesser extent according to the temperature prevailing in the line 12. The coolant is circulated in the lines 11, 12 by means of a pump 15 and flows through a cooler 16, which in turn dissipates the heat to the outside via supply lines 17 and discharge lines 18.

Claims

ί I I · ·

82P 6738OE82P 6738OE

INTERATOM -6- 24.616.4

Internationale Atomreaktorbau GmbH D-5O6O Bergisch Gladbach 1

Hot fluid pipeline with external cooling

rulings

1. Pipeline for the transport of a hot pressurized fluid made of a material that is used in the The temperature of the fluid has insufficient strength to contain pressure, da "is characterized by the fact that there are two or more sectors on the pipe (2). (5) a cladding tube adjoining but releasably attached, which are provided with cooling channels (3) with a Cooling device (16) can be connected.

2. Pipeline according to claim 1, characterized in that that the cooling channels (3) are distributed in a meandering shape over the outside of the cladding tube sectors (5).

3. Pipeline according to claim 2, characterized in that the heat reflectivity of the inside of the cladding tube sectors (5) is as low as possible.

4. Pipeline according to claim 2 or 3, characterized in that it is marked, that the group of cooling channels (3) of each sector (5) can be shut off separately from the cooling circuit (11, 12).

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