FR2597577A1

FR2597577A1 - Echangeur de chaleur pour generateur de vapeur, notamment de centrale nucleaire

Info

Publication number: FR2597577A1
Application number: FR8705396A
Authority: FR
Inventors: Min-Hsiung Hu; Glen Webster Hopkins
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1986-04-16
Filing date: 1987-04-15
Publication date: 1987-10-23
Anticipated expiration: 2007-04-15
Also published as: US4704994A; FR2597577B1; JPS62245095A; JPH076754B2

Abstract

L'ECHANGEUR DE CHALEUR SELON L'INVENTION EST UTILISE DANS UNE CUVE DE GENERATEUR DE VAPEUR NUCLEAIRE COMPORTANT UNE PLAQUE TUBULAIRE ETAYEE 12 AVEC UNE ZONE CENTRALE CIRCULAIRE 15 SANS TUBES DANS LA SURFACE SUPERIEURE DE CETTE PLAQUE, UNE PLAQUE DEFLECTRICE 25 DISPOSEE A UNE DISTANCE PREDETERMINEE AU-DESSUS DE LA PLAQUE TUBULAIRE PARALLELE A CELLE-CI, ET PLUSIEURS BLOCS 28 DE VOIE TUBULAIRE ESPACES DANS LE SENS LONGITUDINAL D'UNE VOIE TUBULAIRE S'ETENDANT DIAMETRALEMENT EN TRAVERS DE LA PLAQUE TUBULAIRE POUR REDUIRE LE DEPOT DE BOUE SUR CETTE PLAQUE. LE SYSTEME COMPREND UN ANNEAU CYLINDRIQUE 30 D'ACCELERATION D'ECOULEMENT DISPOSE DE FACON COAXIALE AVEC LADITE ZONE CENTRALE SANS TUBES ET A L'INTERIEUR DE CETTE ZONE ET SUPPORTE AU-DESSOUS DE LA PLAQUE DEFLECTRICE A UNE DISTANCE PREDETERMINEE AU-DESSUS DE LA PLAQUE TUBULAIRE.

Description

ECHANGEUR DE CHALEUR POUR GENERATEUR DE VAPEUR. NOTAMMENT DE CENTRALE

NUCLEAIRE

La présente invention concerne des cuves d'echange de chaleur, telles que des cuves de générateur de vapeur nucléaire, et notamment le contrôle de l'écoulement du liquide secondaire autour de l'extérieur des tubes d'échange de chaleur et la mattrise du dépôt de boue sur la plaque tubulaire d'un tel échangeur de chaleur. Un générateur de vapeur nucléaire typique comprend une coque ou cuve orientée verticalement et plusieurs tubes en forme de U retournés disposés dans la coque de façon à former un faisceau de tubes. Chaque tube possède un couple de portions verticales 10 allongées interconnectées à leur extrémité supérieure par une portion en anse courbée, de sorte que les portions verticales de chaque tube sont à cheval sur une voie centrale ou passage central & travers le faisceau de tubes. Une plaque tubulaire supporte les portions verticales des tubes à leurs extrémités inférieures. Dans 15 certaines cuves de générateur de vapeur, la plaque tubulaire est étayée par dessous par un poteau de support central et n'a pas de tubes dans la zone centrale se trouvant au-dessus du poteau de support. La surface supérieure de la plaque tubulaire peut comporter

une cavité peu profonde dans cette zone centrale.

Les portions de tube verticales d'un coté de la voie centrale communiquent avec un collecteur d'admission de liquide primaire au- dessous de la plaque tubulaire et forment la 'branche chaude' du faisceau de tubes, et celles de l'autre coté de la voie centrale communiquent avec un collecteur de sortie de liquide primaire et 25 forment la 'branche frolde' du faisceau de tubes. Le générateur de vapeur comprend également une enveloppe cylindrique disposée entre le faisceau de tubes et la coque, coopérant avec la coque pour former une descente ou chambre annulaire, s'arrêtant à une distance

prédéterminée au-dessus de la plaque tubulaire.

- 2 Le liquide primaire, après avoir été chauffé en circulant dans le coeur du réacteur, entre dans le générateur de vapeur par le collecteur d'admission de liquide primaire, passe dans le faisceau de tubes et sort par le collecteur de sortie de liquide primaire. En 5 même temps, un liquide secondaire ou eau d'alimentation circule autour des tubes audessus de la plaque tubulaire dans une relation de transfert de chaleur avec l'extérieur des tubes, de sorte qu'une portion de l'eau d'alimentation est transformée en vapeur que l'on fait ensuite circuler dans un équipement de génération d'électricité 10 standard. Plus particulièrement, l'eau d'alimentation descend dans la chambre annulaire le long de l'extérieur de l'enveloppe et vers la plaque tubulaire, radialement vers l'intérieur le long de la plaque tubulaire et vers le haut entre les tubes à l'intérieur de l'enveloppe. L'eau d'alimentation contient des particules de matière,

principalement sous forme d'oxyde de fer et de composés de cuivre avec des traces d'autres métaux, qui ont tendance à se séparer de l'eau d'alimentation pour se déposer sur la plaque tubulaire dans les zones de la plaque tubulaire o la vitesse d'écoulement latérale 20 à travers la plaque tubulaire ne suffit pas pour empêcher un dépôt.

Ce dépot est nuisible parce qu'il crée des accumulations de dépôts de boue qui constituent des endroits pour la concentration d'agents corrosifs sur les parois des tubes, ce qui entratne la corrosion des tubes. Il est inévitable que des zones de faible vitesse latérale ou radiale en travers de la plaque tubulaire se forment dans le faisceau de tubes. Afin de minimiser les dégats causés par l'accumulation de boue dans de telles zones de faible vitesse, il est souhaitable de limiter cette accumulation aux zones de la plaque 30 tubulaire o il n'y a pas de tubes, par exemple le long de la vole

tubulaire centrale ou dans la zone centrale sans tubes de la plaque tubulaire. Par conséquent, il est souhaitable de contrôler l'écoulement du liquide secondaire de sorte que les zones de faible vitesse latérale ou radiale se trouvent dans ces zones sans tubes.

Une conception optimale est celle qui fournit la plus petite zone de faible vitesse et, en même temps, la place au centre de la plaque tubulaire. Le schéma d'écoulement du liquide secondaire est influencé par 5 un certain nombre de facteurs. Lorsque l'eau d'alimentation entre dans le faisceau de tubes en-dessous de l'enveloppe tubulaire, l'écoulement radial vers l'intérieur le long de la plaque tubulaire est gene par les tubes. Comme il n'y a pas de tubes le long de la voie tubulaire, la vitesse d'écoulement a tendance à être relativement élevée le long de cette voie. Pour minimiser la vitesse d'écoulement dans la voie tubulaire, on a prévu des blocs de voie tubulaire à des endroits espacés le long de la voie centrale afin de gêner l'écoulement de l'eau d'alimentation le long de cette voie, et d'augmenter ainsi la vitesse d'écoulement dans les zones de la 15 plaque tubulaire o Il y a des tubes. Néanmoins, cela ne permet pas d'éliminer la présence d'autres zones de faible vitesse dans le

faisceau de tubes.

Le taux de transfert de chaleur dans la "branche chaude" du faisceau de tubes correspond environ au quadruple ou au quintuple de 20 celui dans la "branche froide" dans la zone verticale entre la plaque tubulaire et la première de plusieurs plaques de support de tubes. Cela provoque l'ébullition de l'eau d'alimentation dans cette zone de la "branche chaude", et donc la génération de vapeur. La force de poussée associée à la vapeur peut tirer l'eau 25 d'alimentation se trouvant dans la "branche froide" vers la "branche

chaude", un phénomène connu sous la désignation de "thermosiphon".

Ce "thermosiphon" crée une zone de faible vitesse d'écoulement du liquide secondaire qui apparatt au milieu de la partie "branche chaude" du faisceau de tubes. Des efforts ont été déployés pour 30 supprimer cet effet de "thermosiphon" par une technique dite "de compensation d'eau d'alimentation", o une quantité plus grande de la totalité de l'eau d'alimentation est déchargée dans le trajet de descente sur le côté "branche chaude" de la cuve que sur le côté "branche froide". Le refroidissement accru de l'eau qui en résulte - 4 peut etre maintenu tout du long du trajet de descente et réduire ainsi considérablement, au niveau du tuyau d'admission de l'enveloppe, l'ebullition dans la 'branche chaude" supprimant ainsi l'effet de 'thermosiphon". Or, cette technique a été inefficace en 5 raison d'un mouvement de tourbillon qui existe à l'intérieur du

trajet de descente.

Lorsque l'eau d'alimentation entre dans le faisceau de tubes par l'ouverture se trouvant à la base de l'enveloppe, l'écoulement d'admission radial a tendance à s'orienter immédiatement vers le 10 haut, puisque la résistance à l'écoulement est beaucoup plus faible dans la direction verticale, parallèle aux tubes, que dans la direction latérale ou radiale. Cela entratne une faible pénétration de l'écoulement radial dans le faisceau de tubes à proximité de la plaque tubulaire. Par conséquent, des moyens ont été utilisés pour 15 augmenter la vitesse d'écoulement radiale en réduisant la vitesse

d'écoulement verticale. Dans ce but, une plaque déflectrice de distribution de l'écoulement a été utilisée à une distance prédéterminée au-dessus de la plaque tubulaire pour fournir une résistance supplémentaire à l'écoulement axial vertical, favorisant 20 ainsi la pénétration de l'écoulement latéral dans le faisceau.

Néanmoins, cela a été insuffisant pour déplacer les zones de faible

vitesse ou de stagnation au centre de la plaque tubulaire.

La présente invention a pour but général de fournir un système de contrôle ou commande du schéma d'écoulement d'un liquide 25 secondaire et de mattrise du dépôt de boue dans une cuve d'échangeur de chaleur, ce système évitant les inconvénients de systèmes antérieurs tout en présentant des avantages structurels et

opérationnels supplémentaires.

Une caractéristique importante de l'invention consiste à 30 fournir un système du type proposé, qui est d'une construction

simple et économique.

Une autre caractéristique de l'invention consiste à fournir un système du type proposé, qui sert efficacement à placer des zones de - 5 faible vitesse latérale ou de stagnation au centre de la plaque

tubulaire de l'échangeur de chaleur.

Une autre caractéristique de l'invention consiste à fournir un système du type proposé, qui accelère l'écoulement radial ou latéral 5 le long de la plaque tubulaire dans les zones se trouvant juste à

l'extérieur de la zone centrale.

Encore une autre caractéristique de l'invention consiste à fournir un système du type proposé, qui supprime l'effet de "thermoslphon". En relation avec les caractéristiques précédentes, une autre caractéristique de l'invention consiste à fournir un système du type proposé, qui concentre des dépôts de boue au centre de la plaque tubulaire. Ces caractérlstiques et d'autres caractéristiques de 15 l'invention sont obtenues en fournissant un échangeur de chaleur comprenant une cuve de pression fermée a une extrémité par une plaque tubulaire, plusieurs tubes d'échange de chaleur dans la cuve s'étendant dans la plaque tubulaire à l'extérieur d'une zone centrale circulaire de cette plaque et fournissant un échange de 20 chaleur entre un liquide primaire s'écoulant dans ces tubes et un liquide secondaire s'écoulant autour de ces tubes suivant un trajet d'écoulement s'étendant généralement radialement vers l'intérieur le long de la plaque tubulaire et axialement vers le haut le long des tubes, et une plaque deflectrice disposée au-dessus de la plaque 25 tubulaire de façon essentiellement parallèle à celle-ci, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une pièce circulaire et cylindrique d'accélération d'écoulement disposée de façon coaxiale avec ladite zone centrale sans tubes, et un moyen supportant cette pièce au-dessous de la plaque déflectrice et à une distance prédéterminée 30 au-dessus de la plaque tubulaire, cette pièce servant à augmenter la vitesse d'écoulement radiale du liquide secondaire le long de la plaque tubulaire, avant qu'il n'entre dans la zone centrale de celle-cl. - 6 L'invention comporte certaines caractéristiques nouvelles et une combinaison de parties de celles-ci est décrite en détail ci-après, illustrée par les dessins annexes, mais bien entendu diverses modifications dans les détails peuvent être apportées sans

sortir du cadre de l'invention.

Sur ces dessins: la figure 1 représente une vue partielle en coupe verticale de l'extrémité inférieure d'une cuve de générateur de vapeur nucléaire incorporant une première réalisation de l'invention; la figure 2 représente une vue partielle de dessus agrandie de 10 la première réalisation de l'invention, cette vue étant prise généralement le long de la ligne 2-2 dans la figure 1; la figure 3 représente une vue partielle en coupe verticale le long de la ligne 3-3 dans la figure 2; la figure 4 représente une vue légèrement réduite, semblable à celle de la figure 2, Illustrant une autre réalisation de l'invention; et la figure 5 représente une vue d'une coupe verticale le long de

la ligne 5-5 dans la figure 4.

La figure 1 représente une cuve de générateur de vapeur 20 nucléaire, généralement désignée par le chiffre 10, qui comprend une paroi latérale allongée généralement cylindrique 11. Une plaque tubulaire circulaire 12, qui est adjacente à l'extrémité inférieure de la cuve, s'étend en travers de cette cuve 10 et la ferme. La cuve 10 possède une extrémité inférieure 13 généralement hémisphérique 25 s'étendant au-dessous de la plaque tubulaire 12 et reliée à cette plaque par un poteau central 14. Un creux central 15 généralement circulaire peut être réalisé dans la zone centrale de la surface supérieure de la plaque tubulaire 12 directement au-dessus du poteau central 14. Une paroi de séparation (non représentée) sépare la zone 30 entre la plaque tubulaire 12 et l'extrémité inférieure 13 en deux chambres ou collecteurs 16 dont chacun est pourvu d'un ajutage 17 (dont un est représenté) et un trou d'homme 18 (dont un est représenté) . Les ajutages 17 sont respectivement raccordés par des - 7 conduits (non représentés) à un réacteur nucléaire associé. Les trous d'homme -18 comportent des couvercles amovibles pour permettre l'accès aux collecteurs 16. On a formé dans la paroi latérale 11, a une petite distance au-dessus de la plaque tubulaire 12, deux ou 5 plusieurs trous d'accès manuels 19, équipés de couvercles amovibles (non représentés) pour permettre l'accès à l'intérieur de la cuve 10

au-dessus de la plaque tubulaire 12.

Au-dessus de la plaque tubulaire 12 est disposé dans la cuve 10 un faisceau de tubes 20 comprenant plusieurs tubes en U 21 10 retournés, les branches de chaque tube 21 étant à cheval sur une vole tubulaire centrale 22 (voir fig.2) qui s'étend diamétralement en travers de la plaque tubulaire 12, parallèlement à l'axe d'au moins un des trous d'accès 19. Les deux branches de chaque tube 21 communiquent respectivement avec les collecteurs 16 par des ouvertures (non représentées) dans la plaque tubulaire 12. Il n'y a pas de tubes 21 dans la zone centrale de la plaque tubulaire 12, cette zone étant occupée par le creux 15. Une enveloppe cylindrique 23 entoure le faisceau de tubes 20 coaxialement à la paroi latérale 11 et est espacée d'une petite distance vers l'intérieur à partir de 20 la surface intérieure de cette paroi pour coopérer avec celle-ci

afin que soit défini entre cette enveloppe et cette paroi un passage de descente annulaire. L'enveloppe 23 s'arrete à une distance prédéterminée au-dessus de la plaque tubulaire 12. Un tuyau de purge (non représenté) peut etre prévu le long de la voie tubulaire 25 centrale 22 juste audessus de la plaque tubulaire 12.

Plusieurs plaques 24 (dont une est représentée) de support de tubes espacées verticalement sont prévues pour supporter et positionner les tubes 21. Une plaque déflectrice 25 peut être prévue au-dessous de la plaque innférieure 24 de support de tubes à une 30 distance prédéterminée au-dessus de la plaque tubulaire 12. Les plaques 24 de support de tubes et la plaque déflectrice 25 sont respectivement pourvues d'échancrures centrales circulaires 26 et 27 coaxiales au creux central 15 dans la plaque tubulaire 12, puisqu'il n'ya pas de tubes 21 dans cette zone centrale. Plusieurs blocs -8 rectangulaires 28 de voie tubulaire peuvent être disposés dans la voie tubulaire centrale 22, espacés les uns des autres dans le sens longitudinal de cette voie, chacun des blocs 28 de voie tubulaire faisant saillie verticalement vers le haut à partir de la plaque 5 tubulaire 12. Si un tuyau de purge est prévu, des ouvertures appropriées seront disposées dans les blocs 28 de voie tubulaire pour le recvoir. Des poteaux de soutien 29 peuvent également être prévus pour faciliter le support des plaques 24 de support de tubes

et de la plaque déflectrice 25.

Lors du fonctionnement, le liquide primaire du coeur du réacteur est envoyé dans un collecteur d'entrée 16, par le faisceau de tubes 20 et ensuite vers l'extérieur par l'intermédiaire du deuxième collecteur 16 d'o il retourne au coeur du réacteur. La portion verticale du faisceau de tube 20 qui communique avec le 15 collecteur d'entrée 16 est désignée comme la "branche chaude" du

faisceau de tubes, tandis que la branche communiquant avec le collecteur de sortie 16 est désignée comme la "branche froide".

L'eau d'alimentation secondaire circule dans la cuve 10 au-dessus de la plaque tubulaire 12 dans une relation d'échange de chaleur avec 20 le faisceau de tubes 20. Plus particulièrement, l'eau d'alimentation circule vers le bas suivant le canal annulaire entre la paroi latérale 11 de la cuve et l'enveloppe 23, rencontre la plaque tubulaire 12 et se déplace radialement vers l'intérieur le long de cette plaque au-dessous de l'extrémité inférieure de l'enveloppe 23. 25 L'eau d'alimentation circule ensuite vers le haut à travers le

faisceau de tubes 20 selon la manière connue.

La vitesse d'écoulement latérale ou radiale de l'eau d'alimentation à travers la plaque tubulaire 12 peut varier dans des zones différentes de la plaque tubulaire 12. Cette vitesse 30 d'écoulement peut, si elle est suffisante, empêcher l'accumulation de boue sur la plaque tubulaire 12 provenant d'un dépôt de particules de l'eau d'alimentation. Ainsi, afin de maximiser la vitesse d'écoulement latérale dans les zones du faisceau de tubes 20, il est souhaitable de minimiser la vitesse d'écoulement dans la _ 9- vole tubulaire centrale 22 o Il n'y a pas de tubes. Dans ce but, les blocs 28 de voie tubulaire peuvent être utilisés pour gêner l'écoulement de l'eau d'alimentation le long de la voie tubulaire

centrale 22.

En général, lorsque l'eau d'alimentation rencontre la plaque tubulaire 12, elle a tendance à être déviée par celle-ci et à se déplacer vers le haut à travers le faisceau de tubes 20, la vitesse d'écoulement verticale a travers le faisceau de tubes 20 ayant tendance à être supérieure à la vitesse d'écoulement le long de la 10 plaque tubulaire 12, parce que l'écoulement radial est gêné par la présence des tubes, tandis que la résistance à l'écoulement vertical est plus faible. La plaque déflectrice 25 est prévue pour réduire cette vitesse d'écoulement verticale, en tendant ainsi à augnenter la vitesse d'écoulement radlalement vers l'intérieur le long de la 15 plaque tubulaire 12. Néanmoins, en dépit de l'utilisation de la plaque déflectrice 25 et des blocs 28 de voie tubulaire, il existe toujours des zones de stagnation ou de faible vitesse dans le faisceau de tubes 20 le long de la plaque tubulaire. Comme, en général, la résistance à l'écoulement augmente avec la distance de. 20 la paroi latérale 11, la vitesse d'écoulement à tendance à balsser à un minimum avant d'atteindre la zone centrale sans tubes du creux 15. Les figures 1 à 3 en particulier représentent une première réalisation de la présente invention pour accélérer l'écoulement de 25 l'eau d'alimentation radlalement vers l'intérieur le long de la plaque tubulaire 12, notamment dans les zones proches de la zone centrale sans tubes du creux 15. Dans ce but, on utilise un accélérateur 30, qui comprend un corps cylindrique et circulaire 31 dispose en général pour une utilisation essentiellement coaxiale 30 avec la plaque tubulaire 12 et possédant un diamètre légèrement inferleur à celui de la zone centrale sans tubes 15. Le corps cylindrique 31 comporte de préférence plusieurs perforations 32 percées dans ce corps (voir fig. 3). Des rebords de support annulaires 33 et 34 supérieur et inférieur s'étendant radialement -

vers l'intérieur sont intégrés au corps cylindrique 31 respectivement aux extrémités supérieure et inférieure de celui-ci.

L'accélérateur d'écoulement 30 est maintenu en place par plusieurs barres de support verticales 35 dont les extrémités inférieures sont 5 ancrées dans un trou 36 associé de la plaque tubulaire 12. Les

barres de support 35, dont il peut y en avoir quatre, s'étendent vers le haut par des ouvertures complémentaires dans les rebords de support 33 et 34 et dans la plaque déflectrice 25, et elles sont maintenues dans leur position par plusieurs écrous 37 pour i0 positionner et supporter le corps cylindrique 31 sur les barres 35.

L'accélérateur d'écoulement 30 est monté de préférence juste au-dessous de la plaque deflectrice 25, l'extrémité inférieure de l'accélérateur d'écoulement 30 se trouvant à une distance

prédéterminée au-dessus de la plaque tubulaire 12.

Lors du fonctionnement, l'accélérateur d'écoulement 30 rétrécit le passage d'écoulement radial défini entre la plaque tubulaire 12 et la plaque déflectrice 25. Alnsl, dans la zone de l'accélérateur d'écoulement 30, la majeure partie de l'écoulement d'eau d'alimentation radial est obligée de passer sous l'accélérateur 20 d'écoulement 30 et près de la plaque tubulaire 12 pour s'échapper vers le haut par le centre de l'accélérateur d'écoulement 30 et par les échancrures centrales 27 et 26 de la plaque déflectrice 25 et des plaques 24 de support de tubes. Cela entrains une augmentation de la vitesse d'écoulement lorsque l'eau passe sous l'accélérateur 25 d'écoulement 30 pour fournir un bon balayage de la plaque tubulaire dans les zones immédiatement adjacentes à la zone centrale sans tubes du creux 15. Les perforations 32 de l'accélérateur d'écoulement 30 sont prévues pour minimiser la stagnation d'écoulement locale et la formation de vapeur lorsque les couches 30 supérieures de l'écoulement d'eau d'alimentation radial rencontrent

l'accélérateur d'écoulement 30.

Il s'est avéré que l'utilisation de l'accélérateur d'écoulement réduit considérablement les zones de faible vitesse dans le faisceau de tubes 20 et sert à placer les zones de faible vitesse ou - 11 de stagnation dans la zone centrale sans tubes du creux 15 de la plaque tubulaire 12. On a constaté que, pour un résultat optimal, l'extension verticale du corps cylindrique 31 doit être sélectionnée de manière que la distance entre la base du corps et la plaque 5 tubulaire 12 se trouve dans une plage optimale prédéterminée car, si cette distance est trop grande ou trop petite, il n'y aura pas d'augmentatlon de vitesse d'écoulement latérale sensible. On a notamment constaté que la hauteur verticale du corps cylindrique 31 devrait se situer entre 25% et 75% de la distance verticale entre la 10 plaque tubulaire 12 et la plaque déflectrice 25 et correspondre de préférence & 4/7 de cette distance. Ainsi, puisque l'accélérateur d'écoulement 30 est de préférence monté immédiatement audessous de la plaque déflectrice 25, la distance de la base de l'accélérateur 30 à la plaque tubulaire 12 correspond approximativement à la moitié 15 de la distance entre la plaque tubulaire 12 et la plaque déflectrice 25. La taille et la disposition des perforations 32 du corps cylindrique 31 sont prévues pour fournir une porosité globale d'environ 10% de la superficie extérieure totale du corps

cylindrique 31.

Un avantage important de l'utilisation de l'accélérateur d'écoulement 30 réside dans le fait qu'il permet d'installer la plaque déflectrice 25 à une plus grande hauteur au-dessus de la plaque tubulaire 12 de manière à remplacer une des plaques 24 de support de tubes. Traditionnellement, la plaque déflectrice 25 était 25 installée à environ 508mm (20") au-dessus de la plaque tubulaire 12 ou à peu près à ml-chemin entre la plaque tubulaire 12 et la plus basse des plaques 24 de support de tubes. Ce positionnement bas de la plaque déflectrice 25 s'est avéré avantageux pour plusieurs raisons. L'une d'entre elles était le fait que l'installation de la 30 plaque déflectrice 25 en plus des plaques 24 de support de tubes créait environ 10 000 intersections supplémentaires avec les tubes 21, chacune de ces intersections étant un endroit potentiel pour le phénomène connu comme "corrosion par fissuration", qui est provoqué par l'évaporation de l'eau d'alimentation à ces intersections. Si la - 12 plaque déflectrice 25 peut être relevée à peu près jusqu'au niveau de la plus basse des plaques 24 de support de tubes, elle peut remplacer cette même plaque de support 24. Jusqu'à présent, cela n'a pas été possible, car, lorsqu'on augmentait ainsi la distance entre 5 la plaque déflectrice 25 et la plaque tubulaire 12, la zone totale d'écoulement latéral augmentait de façon correspondante et la vitesse d'écoulement latérale de l'eau d'alimentation diminuait au

point que l'accumulation de boue était inacceptable.

L'utilisation de l'accélérateur d'écoulement 30 permet de 0 relever la plaque déflectrice 25 pour remplacer la plaque inférieure 24 de support de tubes, sans influencer défavorablement la vitesse d'écoulement latérale de l'eau d'alimentation le long de la plaque tubulaire 12. Cela permet également d'équiper la plaque déflectrice 25 d'ouvertures plus larges pour les tubes afin d'augmenter ainsi 15 l'écoulement axial le long du faisceau de tubes 20 et de réduire

ainsi davantage le phénomène de la "corrosion par fissuration".

Avant la présente invention, une telle augmentation de l'écoulement axial de l'eau d'alimentation n'était pas admissible, parce que l'influence défavorable sur la vitesse d'écoulement latérale créait 20 une accumulation inacceptable de boue sur la plaque tubulaire 12.

Par ailleurs, la plaque déflectrice 25 pouvant être relevée, cela permet de remonter l'extrémité inférieure de l'enveloppe 23 de sorte

qu'elle ne bloque pas les trous de visite 19.

Bien qu'il se soit avéré que l'accélérateur d'écoulement 30 25 améliore la distribution d'écoulement de l'eau d'alimentation, l'effet de thermosiphon peut toujours avoir tendance à déplacer les zones de faible vitesse d'écoulement latérale du centre sur le côté "branche chaude" du faisceau de tubes 20. Afin de supprimer cet effet de thermosiphon, on a recours à un système 45 incorporant une 30 deuxième réalisation de l'invention. Dans les figures 4 et 5, le système 45 comprend un accélérateur d'écoulement 40 qui ressemble à l'accélérateur d'écoulement 30 et qui comprend en plus une plaque d'arrêt de siphon 50 et une plaque de piège à boue 60. Plus particulièrement, l'accélérateur d'écoulement 40 comprend un corps - 13 cylindrique et circulaire 41 disposé coaxialement avec la zone centrale sans- tubes 15 et pourvu de plusieurs perforations 42. La construction de l'accélérateur d'écoulement 40 peut être essentiellement la même que celle de l'accélérateur d'écoulement 30 décrit ci-dessus. La plaque d'arret de siphon 50 est une plaque verticale pleine fixée & la plaque tubulaire 12, par exemple par soudage, et s'étendant diamétralement en travers de la zone centrale sans tubes du creux 15 parallèlement à l'axe longitudinal de la voie tubulaire 10 centrale 22. Dans la réalisation préférée de l'invention, la plaque d'arrêt de siphon 50 s'étend le long de l'axe longitudinal de la voie tubulaire centrale 22, couvrant la distance entre les plus Intérieurs des blocs 28 de voie tubulaire. La plaque d'arrêt de siphon 50 possède un bord inférieur 53 qui suit le contour de la plaque tubulaire 12 le long du creux central 15 de cette plaque et

en contact étroit avec cette plaque sur toute la longueur du bord inférieur 53. La plaque 50 comporte des bords latéraux verticaux 54 parallèles qui s'arrêtent à un bord supérieur horizontal 55 qui est pourvu d'un couple d'entailles 56 espacées pour recevoir 20 l'accélérateur d'écoulement 40 afin de supporter ce dernier.

La plaque de piège à boue 60 est essentiellement identique à la

plaque d'arrêt de siphon 50 et s'étend perpendiculairement à celle-cl, diamétralement en travers de la zone centrale du creux 15.

La plaque de piège à boue 60 est réalisée de préférence sous forme 25 de deux sections 61 et 62 disposées respectivement de chaque côté de la plaque d'arrêt de siphon 50 et fixées à celle-ci, par exemple par soudage. La plaque 60 comporte une bord inférieur 63 qui suit le contour de la plaque tubulaire 12 le long du creux central 15 et en contact étroit avec cette plaque sur toute la longueur du bord 30 inférieur 63. La plaque 60 comporte des bords latéraux verticaux 64 parallèles qui s'arrêtent à un bord supérieur horizontal 65 qui est pourvu d'un couple d'encoches 66 (voir fig. 4) espacées pour recevoir l'accélérateur d'écoulement 40 afinde supporter ce - 14 dernier. L'accélérateur d'écoulement 40 peut être fixé aux plaques

et 60, par exemple par soudage.

Lors du fonctionnement, l'accélérateur d'écoulement 40 fonctionne de la meme manière que l'accélérateur d'écoulement 30 décrit ci-dessus. La plaque d'arrêt de siphon 50 arrête efficacement l'écoulement de thermosiphon en travers de la voie tubulaire centrale 22 dans la zone centrale de la plaque tubulaire 12, o l'effet de thermosiphon est le plus grand. Ainsi la plaque d'arrêt de siphon 50 coopère avec l'accélérateur d'écoulement 40 pour 10 obliger la zone de faible vitesse à se créer dans la zone centrale sans tubes du creux 15 de la plaque tubulaire 12. La principale fonction de la plaque de piège à boue 60 consiste à coopérer avec la plaque d'arrêt de siphon 50 et l'accélérateur d'écoulement 40 pour former quatre zones de piège à boue, qui sont des zones stables et 15 essentiellemnt calme du point de vue hydraulique, dans lesquelles la boue devrait se déposer. La plaque de piège à boue 60 sert également pour aider la plaque d'arrêt de siphon 50 à supporter l'accélérateur

d'écoulement 40.

De préférence, la hauteur de la plaque d'arrêt de siphon 50 20 correspond à peu près à 2/3 à 3/4 de la hauteur de la plaque deflectrice 25 audessus de la plaque tubulaire 12, mais elle peut s'étendre sur toute la distance jusqu'à la plaque déflectrice 25 sans conséquences défavorables. En tout cas, le bord supérieur 55 de la plaque 50 doit être disposé audessus de la base de 25 l'accélérateur d'écoulement 40. De préférence, la largeur de la plaque d'arrêt de siphon 50 est à peu près égale au diamètre de l'accélérateur d'écoulement 40. Dans la réalisation préférée, la

largeur est légèrement supérieure au diamètre de l'accélérateur d'écoulement 30, de sorte que la plaque 50 s'étende sur toute la 30 distance entre les plus intérieurs des blocs 28 de vole tubulaire.

On comprend des explications précédentes qu'on a fourni un système amélioré pour le contrôle de l'écoulement de l'eau d'alimentation et l'accumulation de boue dans un échangeur de chaleur, le système comprenant un anneau d'accélération -

d'écoulement, utilisé soit seul soit en combinaison avec une plaque d'arrêt de siphon et une plaque de piège à boue, pour placer les zones de faible vitesse latérale de l'eau d'alimentation dans la zone centrale sans tubes d'une plaque tubulaire étayée au centre.

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Claims

Revendications

1. Echangeur de chaleur de générateur de vapeur comprenant une cuve de pression (10) fermée à une extrémité par une plaque tubulaire (12), plusieurs tubes (21) d'échange de chaleur dans la cuve s'étendant dans la plaque tubulaire à l'extérieur d'une zone 5 centrale circulaire (15) sans tubes de cette plaque et fournissant un échange de chaleur entre un liquide primaire s'écoulant danfis les tubes et un liquide secondaire s'écoulant autour des tubes suivant un trajet d'écoulement s'étendant généralement radialement vers l'intérieur le long de la plaque tubulaire et axialement vers le 10 haut le long des tubes, et une plaque déflectrice (25) disposée au-dessus de la plaque tubulaire de façon essentiellement parallèle à celle-ci, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une pièce circulaire et cylindrique (30; 40) d'accélération d'écoulement disposée de façon coaxiale dans ladite zone centrale (15) sans 15 tubes, et un moyen supportant ladite pièce au-dessous de la plaque

déflectrice et à une distance prédéterminée au-dessus de la plaque tubulaire, ladite pièce d'accélération d'écoulement servant à augmenter la vitesse d'écoulement radiale du liquide secondaire le long-de la plaque tubulaire, avant qu'il n'entre dans la zone 20 centrale de celle- ci.

2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de support comprend plusieurs barres (35; 42) de support s'étendant entre la plaque tubulaire et la plaque déflectrice.

3. Echangeur de chaleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite pièce d'accélération d'écoulement comprend un couple de rebords annulaires (33; 34) s'étendant radialement vers l'intérieur aux extrémités supérieure et inférieure de cette pièce

pour un engagement avec lesdites barres de support.

4. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce d'accélération d'écoulement présente une hauteur axiale dans la plage d'environ 25% à environ 75% de la - 17 distance verticale entre la plaque tubulaire et la plaque déflectrice.

5. Echangeur de chaleur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite hauteur axiale correspond approximativement à 4/7 5 de la distance verticale entre la plaque tubulaire et la plaque deflectrice.

6. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé

en ce que ladite distance prédéterminée correspond approximativement à la moitié de la distance verticale entre la plaque tubulaire et la 10 plaque déflectrice.

7. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé

en ce que ladite pièce d'accélération d'écoulement est perforée.

8. Echangeur de chaleur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le nombre et la taille des perforations (32; 42) de ladite 15 pièce d'accélération d'écoulement sont prévus de sorte que la superficie totale des perforations correspond approximativement à

% de la superficie totale extérieure de ladite pièce.

9. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé

en ce que ladite pièce d'accélération d'écoulement présente un 20 diamètre qui est Inferieur ou égal au diamètre de la zone centrale.

10. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de support comprend un moyen de plaque verticale fixé à la plaque tubulaire et s'étendant diamétralement en travers de la zone centrale de cette dernière, parallèlement à l'axe 2 5 de la voie tubulaire (22), ledit moyen de plaque présentant un bord inférieur en contact avec la plaque tubulaire et un bord supérieur disposé au-dessus de la base de la pièce d'accélération d'écoulement, ladite pièce d'accélération d'écoulement servant à augmenter la vitesse d'écoulement radiale du liquide secondaire le 30 long de la plaque tubulaire à mesure qu'il entre dans la zone centrale de cette dernière, ledit moyen de plaque servant à empêcher l'écoulement horizontal du liquide secondaire le long de la plaque tubulaire en travers de la zone centrale de cette dernière dans des

directions perpendiculaires audit moyen de plaque.

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11. Echangeur de chaleur selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit moyen de plaque verticale est disposé le long de

l'axe de la voie tubulaire.

12. Echangeur de chaleur selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit moyen de plaque verticale présente un couple d'entailles (56; 66) espacées dans son bord supérieur pour recevoir ladite pièce d'accélération d'écoulement en supportant un engagement

avec cette dernière.

13. Echangeur de chaleur selon la revendication 10, caractérisé 10 en ce qu'il comprend plusieurs blocs (28) de voie tubulaire espacés dans le sens longitudinal de la vole tubulaire et s'étendant

verticalement vers le haut à partir de la plaque tubulaire.

14. Echangeur de chaleur selon la revendication 13, caractérisé en ce que la hauteur dudit moyen de plaque verticale au-dessus de la i 5 plaque tubulaire est supérieure à la hauteur desdits blocs de vole tubulaire.

15. Echangeur de chaleur selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit moyen de plaque verticale recouvre les plus

intérieurs desdits blocs de vole tubulaire.

16. Echangeur de chaleur selon la revendication 10, caractérisé

en ce qu'il comprend en outre un deuxième moyen de plaque verticale s'étendant diamétralement en travers de la zone centrale essentiellement perpendiculaire au premier moyen de plaque verticale et coopérant avec ce dernier pour supporter ladite pièce 25 d'accélération d'écoulement.