FR2581443A1 - HEAT EXCHANGER HAVING A STRAIGHT TUBE BEAM OF WHICH THE TRANSVERSE HOLD IS PROVIDED BY SPACED GRIDS AND ITS APPLICATIONS - Google Patents
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Abstract
L'ECHANGEUR COMPORTE UN FAISCEAU 2 DE TUBES 3, UNE ENVELOPPE 1 ET UN ENSEMBLE DE GRILLES ENTRETOISES 18. LES GRILLES ENTRETOISES COMPORTENT UN PREMIER ENSEMBLE D'OUVERTURES POUR LE PASSAGE DES TUBES 3 DU FAISCEAU 2 MAINTENUS PAR LES GRILLES ET UN SECOND ENSEMBLE D'OUVERTURES POUR LE PASSAGE DU FLUIDE D'ECHANGE CIRCULANT A L'EXTERIEUR DES TUBES 3. LES OUVERTURES SONT DISPOSEES DE FACON TELLE QUE L'EPAISSEUR DES PAROIS DE LA GRILLE METALLIQUE ENTRE LES OUVERTURES SOIT SENSIBLEMENT CONSTANTE. L'INVENTION S'APPLIQUE, EN PARTICULIER, AUX GENERATEURS DE VAPEUR DES REACTEURS NUCLEAIRES A NEUTRONS RAPIDES REFROIDIS PAR DU SODIUM LIQUIDE.THE EXCHANGER INCLUDES A BEAM 2 OF TUBES 3, AN ENVELOPE 1 AND A SET OF SPACER GRILLS 18. THE SPACER GRILLS HAVE A FIRST SET OF OPENINGS FOR THE PASSAGE OF TUBES 3 OF BEAM 2 HELD BY THE GRIDS AND A SECOND SET OF OPENINGS FOR THE PASSAGE OF THE EXCHANGE FLUID FLOWING OUTSIDE THE TUBES 3. THE OPENINGS ARE ARRANGED SUCH AS THE THICKNESS OF THE WALLS OF THE METAL GRID BETWEEN THE OPENINGS IS SIGNIFICANTLY CONSTANT. THE INVENTION APPLIES, IN PARTICULAR, TO STEAM GENERATORS OF QUICK NEUTRON NUCLEAR REACTORS COOLED BY LIQUID SODIUM.
Description
2 5 8 1 4 4 32 5 8 1 4 4 3
L'invention concerne un échangeur de chaleur à faisceau de tubes droits à pas circulaire dont le The invention relates to a heat exchanger with a bundle of straight tubes with circular pitch, the
maintien transversal est assuré par des grilles entre- transverse support is provided by grids between-
toises. Des échangeurs de chaleur à faisceau de tu- toises. Tu-beam heat exchangers
bes droits sont très souvent utilisés comme généra- bes rights are very often used as gener-
teurs de vapeur dans les réacteurs nucléaires en par- steam generators in nuclear reactors in part
ticulier ceux refroidis par du métal liquide. Le flui- especially those cooled by liquid metal. The fluid
de de refroidissement du réacteur permet l'échauffe- reactor cooling allows heating
ment et la vaporisation d'eau d'alimentation qui peut être mise en circulation à l'intérieur des tubes ou, au contraire, en contact avec la surface externe de ces tubes. Le fluide de refroidissement du réacteur circule soit à l'extérieur des tubes, à l'intérieur de l'enveloppe du générateur de vapeur renfermant le ment and the spraying of feed water which can be circulated inside the tubes or, on the contrary, in contact with the external surface of these tubes. The reactor coolant circulates either outside the tubes, inside the envelope of the steam generator containing the
faisceau, soit à l'intérieur des tubes, respective- bundle, either inside the tubes, respectively-
ment.is lying.
Dans le cas d'installations de grande puis- In the case of large installations,
sance, la taille des générateurs de vapeur peut être the size of the steam generators can be
considérable et en particulier, dans le cas de généra- considerable and in particular, in the case of genera-
teur de vapeur à tubes droits, la longueur des tubes et de l'enveloppe renfermant le faisceau ainsi que le nombre de tubes peuvent être très grands. On doit donc utiliser des grilles entretoises fixées à l'intérieur de l'enveloppe du générateur de vapeur, espacées les unes des autres suivant la longueur des tubes, pour assurer le maintien transversal et l'entretoisement des tubes du faisceau. De telles grilles entretoises doivent permettre non seulement le maintien des tubes steam generator with straight tubes, the length of the tubes and of the envelope containing the bundle as well as the number of tubes can be very large. We must therefore use spacer grids fixed inside the envelope of the steam generator, spaced from each other along the length of the tubes, to ensure transverse support and bracing of the bundle tubes. Such spacer grids must allow not only the maintenance of the tubes
contre les sollicitations des fluides d'échange circu- against the stresses of circulating exchange fluids
lant à leur contact à grande vitesse mais encore le passage du fluide d'échange circulant à l'extérieur lant in contact with them at high speed but still the passage of the exchange fluid circulating outside
des tubes dans la direction longitudinale du généra- tubes in the longitudinal direction of the genera-
teur de vapeur. La perte de charge dans ce fluide d'é- steam generator. The pressure drop in this coolant
change doit être la plus réduite possible et il est donc nécessaire de prévoir une section de passage de ce fluide importante par rapport à la section droite change must be as small as possible and it is therefore necessary to provide a large passage section for this fluid relative to the straight section
totale du générateur de vapeur.total steam generator.
Pour tenter de concilier ces impératifs, on utilise très souvent des grilles entretoises réalisées par assemblage de bandes. de tiges ou de profilés de formes diverses. De tels dispositifs sont complexes, difficiles à mettre en place et leur réalisation i partir de nombreux éléments différents ne permet pas In an attempt to reconcile these imperatives, very often spacer grids made by assembling strips are used. rods or profiles of various shapes. Such devices are complex, difficult to set up and making them from many different elements does not allow
d'obtenir une très bonne fiabilité. obtain very good reliability.
On a donc proposé d'utiliser des plaques planes métalliques percées d'ouvertures, comme grilles entretoises. Les ouvertures traversant la plaque sont disposées suivant un réseau régulier correspondant i la disposition des tubes dans les plans de section droite du générateur de vapeur. Pour permettre à la fois le maintien des tubes et le passage du fluide d'échange à l'extérieur de ces tubes, on a proposé It has therefore been proposed to use flat metal plates pierced with openings, as spacer grids. The openings passing through the plate are arranged in a regular network corresponding to the arrangement of the tubes in the cross section planes of the steam generator. To allow both the maintenance of the tubes and the passage of the exchange fluid outside of these tubes, it has been proposed
dans le brevet français 2.150.826, de réaliser les ou- in French patent 2,150,826, to realize the or-
vertures dans les plaques entretoises sous forme tri- grooves in the spacer plates in tri- form
lobée, de façon à prévoir trois portées d'appui du tube en saillie vers l'intérieur de l'ouverture et trois sections de passage du fluide à l'extérieur du tube, entre les parties en saillie. Cette disposition lobed, so as to provide three bearing surfaces of the tube projecting towards the inside of the opening and three sections for passage of the fluid outside the tube, between the projecting parts. This provision
a pu être utilisée pour des faisceaux de tubes cons- could be used for bundles of cons-
tituant des réseaux i pas carré, triangulaire ou hexa- constituting networks i not square, triangular or hexa-
gonal, dans les sections droites du générateur de va- gonal, in the cross sections of the generator of va-
peur. En revanche, cette disposition n'est pas utili- fear. However, this provision is not used
sable dans le cas d'autres types de réseau, par exem- sand in the case of other types of network, for example-
ple dans le cas des réseaux i pas circulaire, c'est-i- ple in the case of networks i not circular, that is i-
dire constitués par des rangées circulaires, coaxiales et équidisantes de tubes, à l'intérieur desquelles les say constituted by circular, coaxial and equidising rows of tubes, inside which the
tubes sont espacés d'une longueur d'arc constante. tubes are spaced a constant arc length.
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Dans ce cas, en effet, il est nécessaire de faire va- In this case, in fact, it is necessary to do
rier la forme des ouvertures d'une rangée à une autre pour maintenir sensiblement constante l'épaisseur des parois ménagées dans le métal de la plaque, entre deux ouvertures voisines. Il est en effet nécessaire que ces parois séparant les ouvertures aient une épaisseur sensiblement constante, pour que la grille entretoise ait une bonne résistance aux chocs thermiques. Il en link the shape of the openings from one row to another to keep the thickness of the walls made in the metal of the plate substantially constant, between two adjacent openings. It is indeed necessary that these walls separating the openings have a substantially constant thickness, so that the spacer grid has good resistance to thermal shock. It
résulte donc des difficultés de conception et d'usi- therefore results from design and user difficulties
nage qui ne peuvent être résolues, ou qui ne peuvent who cannot be resolved, or who cannot
l'être qu'en acceptant des coûts de construction pro- be that by accepting construction costs pro-
hibitifs, le nombre de passages de tubes à prévoir dans chacune des grilles entretoises étant très élevé, par exemple de l'ordre de plusieurs milliers. D'autre part, si on tente de résoudre le problème en gardant des ouvertures dont le contour extérieur est régulier, on devra, pour maintenir une épaisseur constante des parois entre les ouvertures, prévoir des sections de passage du fluide autour des tubes non uniformes, ce hibitives, the number of tube passages to be provided in each of the spacer grids being very high, for example of the order of several thousand. On the other hand, if we try to solve the problem by keeping openings whose outside contour is regular, we must, to maintain a constant thickness of the walls between the openings, provide for fluid passage sections around the non-uniform tubes, this
qui introduit des déséquilibres thermiques préjudicia- which introduces prejudicial thermal imbalances
bles à un bon fonctionnement du générateur de vapeur. for proper operation of the steam generator.
Le but de l'invention est donc de proposer un échangeur de chaleur à faisceau de tubes droits et The object of the invention is therefore to propose a heat exchanger with a bundle of straight tubes and
à pas circulaire dont le maintien transversal est as- with circular pitch whose transverse support is sufficient
suré par des grilles entretoises, comportant une enve- secured by spacer grids, comprising an envelope
loppe renfermant les tubes à l'intérieur desquels cir- loppe containing the tubes inside which circulate
cule un premier fluide d'échange, un second fluide d'échange circulant dans l'enveloppe, à l'extérieur des tubes, et un ensemble de grilles entretoises de maintien transversal des tubes, fixées à l'intérieur de l'enveloppe, espacées les unes des autres suivant la longueur des tubes et constituées par des plaques a first exchange fluid, a second exchange fluid circulating in the envelope, outside the tubes, and a set of spacer grids for transversely holding the tubes, fixed inside the envelope, spaced of each other along the length of the tubes and constituted by plates
planes métalliques traversées par un ensemble d'ouver- metallic planes crossed by a set of openers
tures disposées suivant un réseau régulier à pas cir- tures arranged in a regular network with circular steps
culaire correspondant à la disposition des tubes dans les plans de section droite du faisceau, cet échangeur de chaleur fonctionnant dans de très bonnes conditions thermiques et utilisant des grilles entretoises dont la conception et l'usinage sont relativement simples cular corresponding to the arrangement of the tubes in the cross section planes of the bundle, this heat exchanger operating under very good thermal conditions and using spacer grids whose design and machining are relatively simple
et la résistance aux chocs thermiques satisfaisante. and satisfactory thermal shock resistance.
Dans ce but, chacune des grilles entretoises comporte en outre un second ensemble d'ouvertures pour le passage du second fluide d'échange. intercalées entre les ouvertures du premier ensemble, de façon que For this purpose, each of the spacer grids further comprises a second set of openings for the passage of the second exchange fluid. interposed between the openings of the first set, so that
l'épaisseur des parois de séparation entre les ouver- the thickness of the partition walls between the openings
tures voisines ménagées dans le métal de la plaque neighboring tures made in the metal of the plate
soit sensiblement constante.is substantially constant.
Dans un mode de réalisation préférentiel, les ouvertures constituant le premier ensemble ont une In a preferred embodiment, the openings constituting the first assembly have a
forme circulaire et un diamètre très légèrement supé- circular shape and a very slightly larger diameter
rieur au diamètre extérieur des tubes. laughing at the outside diameter of the tubes.
Afin de bien faire comprendre -l'invention, on va maintenant décrire, en se référant aux figures jointes en annexe, plusieurs modes de réalisation d'un échangeur de chaleur suivant l'invention et de ses plaques entretoises, cet échangeur de chaleur étant utilisé comme générateur de vapeur dans un réacteur In order to make it clear -the invention, we will now describe, with reference to the attached figures, several embodiments of a heat exchanger according to the invention and its spacer plates, this heat exchanger being used as a steam generator in a reactor
nucléaire à neutrons rapides.fast neutron nuclear.
La Fig. 1 est-une vue en coupe par un plan vertical de symétrie, du générateur de vapeur à tubes droits. La Fig. 2 est une vue de dessus fragmentaire Fig. 1 is a sectional view through a vertical plane of symmetry, of the steam generator with straight tubes. Fig. 2 is a fragmentary top view
d'une grille entretoise du générateur de vapeur repré- a steam generator spacer grid shown
senté sur la Fig. 1.felt in FIG. 1.
La Fig. 3 est une vue de dessus fragmentaire Fig. 3 is a fragmentary top view
d'une grille entretoise du générateur de vapeur, sui- a steam generator spacer grid,
vant une première variante.before a first variant.
La Fig. 4 est une vue de dessus fragmentaire Fig. 4 is a fragmentary top view
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de la partie périphérique d'une grille entretoise sui- of the peripheral part of a spacer grid
vant une seconde variante.before a second variant.
La Fig. 5 est une vue en coupe suivant AA de la Fig. 4 montrant un moyen de support de la grille entretoise. Fig. 5 is a sectional view along AA of FIG. 4 showing a support means for the spacer grid.
Sur la Fig. 1, on voit un générateur de va- In Fig. 1, we see a generator of va-
peur comportant une enveloppe externe 1 renfermant un faisceau de tubes droits 2. Chacun des tubes 3 du faisceau est fixé à l'une de ses extrémités dans une plaque tubulaire inférieure 4 et à son autre extrémité dans une plaque tubulaire supérieure 5. L'enveloppe 1 comporte un corps central cylindrique constituant l'enveloppe du faisceau 2 et deux parties d'extrémité fear comprising an external envelope 1 enclosing a bundle of straight tubes 2. Each of the tubes 3 of the bundle is fixed at one of its ends in a lower tubular plate 4 and at its other end in an upper tubular plate 5. The envelope 1 comprises a central cylindrical body constituting the envelope of the bundle 2 and two end parts
6 et 7 à plus grand diamètre sur lesquelles sont fi- 6 and 7 with larger diameter on which are
xées les plaques tubulaires 4 et 5, respectivement. xed the tubular plates 4 and 5, respectively.
La plaque tubulaire inférieure 4 est en com- The lower tube plate 4 is made of
munication par sa face externe avec un collecteur d'eau 10 recevant l'eau d'alimentation du générateur de vapeur par une tubulure 11. Le collecteur 10 permet de distribuer l'eau d'alimentation dans les tubes 3 du faisceau 2, cette eau d'alimentation constituant le munication by its external face with a water collector 10 receiving the supply water of the steam generator by a pipe 11. The collector 10 makes it possible to distribute the supply water in the tubes 3 of the bundle 2, this water of food constituting the
premier fluide d'échange du générateur de vapeur. first steam generator exchange fluid.
La partie supérieure 7 de l'enveloppe 1 re- The upper part 7 of the envelope 1 re-
çoit, par une tubulure d'entrée 12, du sodium liquide receives, via an inlet tube 12, liquid sodium
chaud, qui circule ensuite de haut en bas dans l'enve- hot, which then flows up and down in the envelope
loppe de faisceau 1, en contact avec la surface exté- beam beam 1, in contact with the outer surface
rieure des tubes 3 et qui constitue le second fluide d'échange. L'eau d'alimentation circulant dans les tubes 3 est ainsi échauffée puis vaporisée, la vapeur formée étant récupérée par un collecteur de vapeur 14 puis évacuée par une tubulure 15. Le sodium liquide refroidi, après sa circulation au contact des tubes du faisceau, ressort de l'enveloppe 1 par une tubulure 13 of the tubes 3 and which constitutes the second exchange fluid. The feed water circulating in the tubes 3 is thus heated and then vaporized, the vapor formed being recovered by a vapor collector 14 then evacuated by a tube 15. The cooled liquid sodium, after its circulation in contact with the tubes of the bundle, spring from the casing 1 by a tube 13
prévue dans la partie 6 de cette enveloppe. provided in part 6 of this envelope.
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Les tubes 3 du faisceau 2 sont maintenus et entretoises par des grilles entretoises 18 fixées i The tubes 3 of the bundle 2 are held and braced by spacer grids 18 fixed i
l'intérieur du corps central de l'enveloppe. Ces gril- inside the central body of the envelope. These grills
les entretoises 18 permettent à la fois le maintien des tubes dans les directions transversales et le pas- the spacers 18 allow both the holding of the tubes in the transverse directions and the passage
sage du sodium, à l'extérieur des tubes, dans la di- sodium wise, outside the tubes, in the di-
rection verticale, suivant les flèches 19. vertical section, following arrows 19.
Sur la Fig. 2, on voit une partie d'une grille entretoise 18 comportant un premier ensemble In Fig. 2, we see a part of a spacer grid 18 comprising a first set
d'ouvertures 20 de forme circulaire et un second en- openings 20 of circular shape and a second
semble d'ouvertures 21 de forme trilobée dissymétri- appears to be openings 21 of asymmetrical three-lobed form
que. Les ouvertures 20 ont des diamètres très légèrement supérieurs aux diamètres des tubes 3 et sont disposées suivant des rangées successives 20a, b, 20c circulaires, équidistantes et coaxiales. Dans chacune des rangées, les ouvertures 20 successives ont than. The openings 20 have diameters very slightly greater than the diameters of the tubes 3 and are arranged in successive rows 20a, b, 20c circular, equidistant and coaxial. In each of the rows, the successive openings 20 have
des espacements identiques en distance d'arc. Les tu- identical spacings in arc distance. The tu-
bes 3 du faisceau sont engagés dans les ouvertures 20 et parfaitement maintenus à l'intérieur de celles-ci, le jeu entre le tube 3 et l'ouverture 20 étant très faible. Dans le cas d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à neutrons rapides dont les grilles entretoises 18 ont un diamètre d'environ 1,2 m et un espacement de 0,6 m dans la direction longitudinale des tubes du faisceau 2 qui ont un diamètre de 15. 10 m, le pas du réseau circulaire des tubes est de bes 3 of the bundle are engaged in the openings 20 and perfectly maintained inside these, the clearance between the tube 3 and the opening 20 being very small. In the case of a steam generator of a fast neutron nuclear reactor whose spacer grids 18 have a diameter of approximately 1.2 m and a spacing of 0.6 m in the longitudinal direction of the tubes of bundle 2 which have a diameter of 15. 10 m, the pitch of the circular network of tubes is
35.10-3 m et le jeu entre les tubes 3 et les ouvertu- 35.10-3 m and the clearance between the tubes 3 and the openings
res 20, de 0,2 à 0,5.10- 3 m, suivant les tolérances. res 20, from 0.2 to 0.5.10- 3 m, depending on tolerances.
Les ouvertures 21 sont intercalées entre les ouvertures 20 le long des rangées successives de tubes The openings 21 are interposed between the openings 20 along the successive rows of tubes
et entre ces rangées de façon que les parois 23 ména- and between these rows so that the walls 23 mena-
gées entre deux ouvertures voisines, que ces deux ou- between two neighboring openings, that these two or
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vertures soient deux ouvertures 21 ou une ouverture 20 et une ouverture 21, aient une épaisseur pratiquement constante. Ces parois sont ménagées dans le métal de la plaque destinée à constituer la grille entretoise 18, au moment de l'usinage des ouvertures 20 et 21. Cet usinage est réalisé par perçage et par brochage de vertures either two openings 21 or an opening 20 and an opening 21, have a substantially constant thickness. These walls are formed in the metal of the plate intended to constitute the spacer grid 18, during the machining of the openings 20 and 21. This machining is carried out by drilling and by broaching of
la plaque métallique.the metal plate.
Pour obtenir une épaisseur pratiquement constante des parois 23, les ouvertures 21 présentent To obtain a practically constant thickness of the walls 23, the openings 21 have
un contour trilobé comportant trois portions circulai- a three-lobed outline comprising three circular portions
res 24 et trois prolongements 25 dont l'un a une di- res 24 and three extensions 25 one of which has a di-
rection radiale et les deux autres des directions cir- radial direction and the other two of the circular directions
conférentielles par rapport à la grille entretoise 18 conferences compared to the spacer grid 18
et aux rangées de tubes 20. Les ouvertures 21 asso- and to the rows of tubes 20. The openings 21 asso-
ciées à une même rangée de tubes 20 ipar exemple l'en- ciées to the same row of tubes 20 ipar example the
semble des ouvertures 21a associées à la rangée 20a) appears to be openings 21a associated with row 20a)
ont des formes et des dimensions identiques; ces for- have identical shapes and dimensions; these for-
mes et dimensions peuvent éventuellement être modi- my and dimensions can possibly be modified
fiées de rangée en rangée, ou d'un groupe de rangées à un autre groupe de rangées, en allant de l'intérieur vers l'extérieur de la grilleentretoise. On a donc la from row to row, or from one group of rows to another group of rows, going from the inside to the outside of the spacer grid. So we have the
possibilité, au moment de l'usinage de la grille en- possibility, when machining the grid in-
tretoise. d'effectuer des opérations répétitives ran- tretoise. to perform repetitive operations ran-
gée par rangée. De plus, les ouvertures 21 ont chacu- row by row. In addition, the openings 21 each have
ne, pour axe de symétrie, un rayon de la grille entre- ne, for axis of symmetry, a radius of the grid between
toise 18.height 18.
Les plaques utilisées pour réaliser les grilles entretoises peuvent être en acier ferritique renfermant 2,25 Z de chrome et 1 Z de molybdène ou en acier à 5 Z ou à 9 Z de chrome et à 1 Z de molybdène The plates used to make the spacer grids can be made of ferritic steel containing 2.25 Z of chromium and 1 Z of molybdenum or of steel with 5 Z or 9 Z of chromium and 1 Z of molybdenum
ou encore en acier austénitique de la nuance 316L. or in austenitic steel of grade 316L.
Après usinage des ouvertures 20 permettant le passage des tubes, on peut réaliser sur la surface After machining the openings 20 allowing the passage of the tubes, it is possible to produce on the surface
de ces ouvertures, dans l'épaisseur de la grille en- of these openings, in the thickness of the grid in
tretoise, c'est-à-dire sur la surface des parois 23, un traitement superficiel tel qu'un chromage au tampon ou une aluminisation. Un tel traitement superficiel permet de limiter l'usure des tubes et l'attaque de ces tubes par fretting corrosion, pendant le fonction- tretoise, that is to say on the surface of the walls 23, a surface treatment such as a chrome plating or an aluminization. Such a surface treatment makes it possible to limit the wear of the tubes and the attack of these tubes by fretting corrosion, during operation.
nement du générateur de vapeur.steam generator.
Lorsque le générateur de vapeur est en fonc- When the steam generator is running
tionnement, le sodium liquide circule suivant la di- liquid sodium circulates according to the di-
rection verticale, à l'extérieur des tubes, dans l'en- vertical section, outside the tubes, in the
veloppe 1 et traverse les plaques entretoises par les ouvertures 21 presque exclusivement, le jeu entre les veloppe 1 and crosses the spacer plates through the openings 21 almost exclusively, the clearance between the
tubes 3 et les ouvertures 20 étant très faible. La ré- tubes 3 and the openings 20 being very small. The re-
partition du flux de sodium dans les sections droites partition of sodium flux in straight sections
du générateur de vapeur est ainsi parfaitement homogè- of the steam generator is thus perfectly homogeneous
ne, ce qui procure d'excellentes conditions thermiques ne, which provides excellent thermal conditions
de fonctionnement.Operating.
De plus, l'épaisseur faible et sensiblement constante des parois 23 entourant les ouvertures 20 et 21 évite l'apparition de gradients thermiques au niveau des grilles entretoises et réduit les risques In addition, the small and substantially constant thickness of the walls 23 surrounding the openings 20 and 21 prevents the appearance of thermal gradients at the level of the spacer grids and reduces the risks.
de détériorations par chocs thermiques. thermal shock damage.
Sur la Fig. 3, on voit une variante de réa- In Fig. 3, we see a variant of
lisation des ouvertures 20 et 21, les ouvertures 20 reading of the openings 20 and 21, the openings 20
étant réalisées sous forme trilobée et comportant cha- being made in three-lobed form and comprising each
cune trois surfaces d'appui cylindriques 26 pour le cune three cylindrical bearing surfaces 26 for the
maintien transversal du tube 3 correspondant. Ces ou- transverse holding of the corresponding tube 3. These or-
vertures trilobées 20 comportent un seul axe de symé- trilobed vertices 20 have a single axis of symmetry
trie qui est de direction radiale par rapport à la plaque 18. L'un des prolongements de l'ouverture 20 sorts which is in the radial direction with respect to the plate 18. One of the extensions of the opening 20
est de direction radiale et les deux autres de direc- is of radial direction and the other two of direc-
tion sensiblement circonférentielle, par rapport à la substantially circumferential, relative to the
rangée d'ouvertures 20 correspondante. corresponding row of openings 20.
Les ouvertures 21 sont de forme oblongues et The openings 21 are oblong and
ont également comme axe de symétrie une direction ra- also have as direction of symmetry a direction ra-
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diale de la plaque 18. Ces ouvertures 21 sont interca- dial of the plate 18. These openings 21 are interca-
lées entre les prolongements trilobés des ouvertures strips between the three-lobed extensions of the openings
pour obtenir une épaisseur des parois 23 sensible- to obtain a significant wall thickness 23-
ment constante. Cette condition peut être obtenue avec des ouvertures 20 qui sont toutes identiques entre elles et des ouvertures 21 constituant le deuxième ensemble d'ouvertures, variables d'une rangée à une autre. Dans le mode de réalisation représenté à la constant. This condition can be obtained with openings 20 which are all identical to each other and openings 21 constituting the second set of openings, varying from one row to another. In the embodiment shown in
Fig. 3, le sodium liquide dans le générateur en fonc- Fig. 3, the liquid sodium in the generator in operation
tionnement passe à la fois par les prolongements tri- both requires three-way extensions
lobés des ouvertures 20 et par les ouvertures 21. Dans ce cas également, la répartition du flux de sodium est lobed openings 20 and through openings 21. In this case also, the distribution of the sodium flux is
extrêmement homogène dans les sections droites du gé- extremely homogeneous in the cross sections of the giant
nérateur de vapeur. L'usinage de la grille entretoise représentée à la Fig. 3 peut être réalisé par perçage steam generator. The machining of the spacer grid shown in FIG. 3 can be made by drilling
et brochage.and pinout.
Sur la Fig. 4. on voit un second mode de ré- In Fig. 4. we see a second mode of re-
alisation d'une grille entretoise 18 fixée à l'inté- alisation of a spacer grid 18 fixed to the interior
rieur de l'enveloppe 1. Les ouvertures 20 du premier ensemble permettant le passage des tubes 3 ont toutes une forme circulaire et un diamètre très légèrement of the envelope 1. The openings 20 of the first assembly allowing the passage of the tubes 3 all have a circular shape and a diameter very slightly
supérieur au diamètre extérieur des tubes 3. Les ou- greater than the outside diameter of the tubes 3. The or-
vertures 21 ont la forme de parallélogrammes à angles arrondis ou aplatis. La forme et les dimensions de ces vertices 21 have the shape of parallelograms with rounded or flattened angles. The shape and dimensions of these
parallèlogrammes sont légèrement modifiées d'une ran- parallelograms are slightly changed by one ran-
g&e i une autre et très fortement modifiées au voisi- g & e i another and very strongly modified in the neighboring
nage de la périphérie de la grille entretoise, o les swims from the periphery of the spacer grid, where the
ouvertures 30 se substituant aux ouvertures 21 corres- openings 30 replacing the corresponding openings 21-
pondent approximativement à la moitié de la section des ouvertures 21. De même, la forme et la répartition lay approximately half the size of the openings 21. Likewise, the shape and distribution
des ouvertures 21 sont profondément modifiées au voi- openings 21 are profoundly modified as
sinage de l'axe XX de la grille entretoise 18 suivant lequel est placé un ensemble de supports 32 de la sinage of the axis XX of the spacer grid 18 along which is placed a set of supports 32 of the
258 1 443258 1,443
grille entretoise 18 qui-sera décrit dans la suite du texte. La forme et la répartition des ouvertures 20 et 21 permettent d'obtenir une épaisseur des parois 23 de séparation des ouvertures pratiquement constante. Cette épaisseur de paroi correspond à l'épaisseur de spacer grid 18 which will be described later in the text. The shape and distribution of the openings 20 and 21 make it possible to obtain a thickness of the walls 23 for the separation of the openings which is practically constant. This wall thickness corresponds to the thickness of
métal entre deux ouvertures voisines, dans une direc- metal between two neighboring openings, in a direction
tion contenue dans le plan de la grille entretoise 18. tion contained in the plane of the spacer grid 18.
Une grille entretoise telle que représentée sur la Fig. 4 peut être obtenue par moulage ou par A spacer grid as shown in FIG. 4 can be obtained by molding or by
usinage électrochimique d'une plaque d'acier. electrochemical machining of a steel plate.
En plus des ouvertures 20 et 21, la grille entretoise 18 représentée i la Fig. 4 comporte des encoches telles que 33 suivant la direction X'X. Une encoche 33 est ménagée sur la grille entretoise 18. i In addition to the openings 20 and 21, the spacer grid 18 shown in FIG. 4 has notches such as 33 in the direction X'X. A notch 33 is formed on the spacer grid 18. i
chacune de ses extrémités, suivant la direction radia- each of its ends, following the direction radia-
le X'X et également à chacune de ses extrémités, sui- the X'X and also at each of its ends,
vant la direction radiale perpendiculaire i X'X. Comme vant the radial direction perpendicular i X'X. As
il est visible sur les Fig. 4 et 5. chacun des dispo- it is visible in Figs. 4 and 5. each of the
sitifs de support 32 de la plaque 18 comporte un élé- support elements 32 of the plate 18 comprises an element
ment de support 34 soudé en 35 sur la surface inté- support frame 34 welded at 35 on the internal surface
rieure de l'enveloppe 1, par l'intermédiaire de sa envelope 1, through its
partie inférieure et engagé, par sa partie supérieure. lower part and engaged, by its upper part.
à l'intérieur de l'encoche 33 correspondante de la inside the corresponding notch 33 of the
grille 18. La partie supérieure de l'élément de sup- grid 18. The upper part of the support element
port 34 est encochée de façon i ménager des bords d'appui pour la grille entretoise 18 engagée avec jeu port 34 is notched so as to provide support edges for the spacer grid 18 engaged with play
dans l'élément 34 par sa partie 33. La grille entre- in element 34 by its part 33. The grid between
toise 18 est ainsi maintenue dans les directions ver- height 18 is thus maintained in the directions ver-
ticales par rapport i l'enveloppe 1 mais reste libre tical with respect to envelope 1 but remains free
de se dilater dans la direction radiale. to expand in the radial direction.
Les principaux avantages de l'échangeur de chaleur suivant l'invention sont donc un très bon The main advantages of the heat exchanger according to the invention are therefore a very good
fonctionnement sur le plan thermique. grice i une ré- thermal operation. grice i a re-
1 1 partition homogène du fluide d'échange circulant à l'extérieur des tubes, une disposition précise et un 1 1 homogeneous partition of the exchange fluid circulating outside the tubes, a precise arrangement and a
maintien efficace des tubes du faisceau, une très bon- efficient hold of the beam tubes, very good
ne résistance aux chocs thermiques des grilles entre- resistance to thermal shock of the grids between
toises et une conception et un usinage facilités de rods and easy design and machining of
ces grilles entretoises.these spacer grids.
L'invention ne se limite pas aux modes de The invention is not limited to the modes of
réalisation qui ont été décrits. which have been described.
C'est ainsi qu'on peut imaginer des ouvertu- This is how we can imagine openings.
res de formes différentes de celles qui ont été décri- res of different forms from those which have been described
tes, par exemple des ouvertures de forme polygonale à tes, for example openings of polygonal shape to
angles arrondis pour constituer le second ensemble. rounded corners to form the second set.
Les ouvertures du premier ensemble peuvent être utili- The openings in the first set can be used
sées seulement pour le maintien des tubes ou à la fois pour le maintien des tubes et le passage du second fluide d'échange. Dans tous les cas on recherchera des formes complémentaires des ouvertures appartenant à l'un et à l'autre des deux ensembles pour obtenir une épaisseur de paroi séparant ces ouvertures la plus sées only for the maintenance of the tubes or both for the maintenance of the tubes and the passage of the second exchange fluid. In all cases, complementary shapes of the openings belonging to one and the other of the two assemblies will be sought in order to obtain a wall thickness separating these most openings.
constante possible.constant possible.
On peut également imaginer un moyen de fixa- One can also imagine a means of fixing
tion des grilles entretoises dans l'enveloppe de l'é- tion of the spacer grids in the shell of the
changeur de chaleur d'un type différent de celui qui a heat changer of a different type from that which has
été décrit.been described.
Enfin, l'échangeur de chaleur suivant l'in- Finally, the heat exchanger according to the
vention peut être non seulement utilisé comme généra- vention can be used not only as a general
teur de vapeur dans un réacteur nucléaire mais encore pour tout échange de chaleur entre deux fluides dans steam generator in a nuclear reactor but also for any heat exchange between two fluids in
des industries telles que l'industrie chimique. industries such as the chemical industry.
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