IT8224600A1

IT8224600A1 - Struttura di scambiatore di calore pardicolaretnte per impianti nucleari

Info

Publication number: IT8224600A1
Application number: IT1982A24600A
Authority: IT
Original assignee: Belleli Spa
Priority date: 1982-12-03
Filing date: 1982-12-03
Publication date: 1984-06-03
Also published as: IT8224600A0; EP0110363A2; EP0110363A3; IT1154628B

Description

STRUTTURA DI SCAMBIATORE DI CALORE PARTICOLARMENTE PER IMPIANTI NUCLEARI.

RIASSUNTO

Il campo tecnico interessato ? quello degli scambiatori di calore , ed il problema tecnico ? quello di ideare una struttura di scambiatore, particolarmente per impianti nu= oleari, che consenta l 'adozione di soluzioni costruttive di grande semplicit?.

La soluzione consiste in una struttura di scambiatore com= prendente due collettori collegati da un fascio tubiero dotato di pre deformazione a freddo tale da ridurre a valo= ri minimi le tensioni primarie di origine termica nelle condizioni di funzionamento.

DESCRIZIONE

Il trovato si riferisce ad una struttura di scambiatore di calore particolarmente per impianti nucleari .

E' noto che nella progettazione degli scambiatori di calo= re destinati ad operare in condizioni di funzionamento mol= to drastiche per le elevate pressioni o temperature in gio= co,i tecnici sono chiamati a superare notevoli difficolt?. Particolarmente nel caso degli impianti nucleari, nei quali ? presente ad esempio uno scambiatore sodio-aria operante ad elevata temperatura,le norme di calcolo che il progetti= sta ? costretto a seguire sono talmente severe che, nonostan= te si proceda a raffinate e laboriosissime calcolazioni di verifica, di rendono necessari nella tecnica nota accorgi= menti costruttivi che sovente presentano notevole comples= sit?.

Ci? deriva principalmente dal fatto-che le dette norme im= pongono che si proceda alle verifiche nella condizione di funzionamento tenendo conto della sovrapposizione di pi? carichi che,sia pure con modesto grado di probabilit?, pos= sono verificarsi contemporaneamente: cos? alle tensioni pri= marie di origine termica determinate dalla deformazione dei materiali quando dalla temperatura ambiente si passa alla temperatura di regime,occorre sommare le tensioni dovute a fenomeni sismici, quelle derivanti da transitori termici, danno a creep,ed altre ancora, ottenendosi come conseguenza soluzioni costruttive complesse e costose.

Compito del presente trovato ? quello di ideare una strut= tura di scambiatore di calore particolarmente per impianti nucleari nella quale siano adottabili soluzioni costrutti= ve di grande semplicit?,cos? da ridurre i costi sia per ri= sparmio di materiale che di manodopera.

Nell'ambito del compito proposto ? uno scopo del trovato quello di realizzare una struttura di scambiatore di calo= re che consenta una semplificazione nei calcoli di verifica.

Il campito proposto nonch? lo scopo accennato vengono rag= giunti da una struttura di scambiatore di calore particolare mente per impianti nucleari, secondo il trovato, caratteriz= zata dal fatto di comprendere due collettori collegati da un fascio tubiero dotato di pre deformazione a freddo tale da ridurre a valori minimi le tensioni primarie di origine termica nelle condizioni di funzionamento .

La soluzione deriva dalla considerazione che lo stato ten= sionale determinato dalle sole tensioni primarie di origi= ne termica nelle condizioni di funzionamento ? prossimo al= la condizione limite imposta dalle norme per le condizioni a freddo, e dunque , conferendo al fascio tubiero un pretensio= namento a freddo tale da indurre sostanzialmente il detto stato tensionale , si otterr? nelle condizioni di funziona= mento a caldo la riduzione a valori minimi delle dette ten= sioni primarie , rimanendo dunque ampi margini per le succes= sive verifiche che tengono conto dei fenomeni sismici , tran= sitori termici ecc . dei quali a freddo, in tutta evidenza, non si era dovuto tener conto .

Da quanto precede deriva la possibilit? di adottare forme costruttive particolarmente vantaggiose , come ad esempio la sezione a forma quadrangolare , anzich? circolare , per i col= lettori , come meglio sar? specificato pi? innanzi.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggior= mente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferi= ta,ma non esclusiva del trovato,illustrata a titolo indica= tivo e non limitativo negli uniti disegni in cui:

-la fig.1 rappresenta in forma schematica la vista di fian= co del trovato;

-la fig.2 rappresenta la sezione secondo il piano II-II di fig.1 con la presenza di un solo tubo del fascio tubiero a titolo di riferimento;

-la fig.3 rappresenta il particolare dell'attacco di un tubo del fascio tubiero al collettore.

Con riferimento alle suddette figure sono indicati con 1 e 2 i due collettori a sezione quadrangolare collegati da un fascio tubiero formato da tubi a forcella come 3 i quali sono come detto in precedenza sottoposti a freddo ad un pretensionamento che ? destinato sostanzialmente ad annul= larsi quando lo scambiatore ? in funzionamento ad alta tem= peratura,grazie alle deformazioni dei materiali.

Una vantaggiosa simmetria strutturale si ottiene vincolane do i tubi come 3 in tutte le direzioni mediante il suppor= to 3a situato sostanzialmente sulla mezzeria e nella sola direzione normale al piano nel quale si sviluppa la forcel= la mediante i supporti 3b e 3c simmetricamente disposti. Supponendo che lo scambiatore in esame convogli il fluido caldo all'interno dei collettori e dei tubi del fascio tu= biero che vengono lambiti sulla parete esterna dal fluido freddo ad esempio rappresentato da aria ambiente due sono le condizioni di funzionamento che possono verificarsi: una prima condizione,che definiremo isotermica quando non viene inviato nello scambiatoreil fluido freddo e quindi tutto lo scambiatore si trova a temperatura uniforme ed u= na seconda condizione che definiremo di evacuazione di po= tenza che si verifica quando il fluido freddo ? inviato al= l'interno dello scambiatore che si trover? perci? con il collettore di ingresso che supponiamo essere quello indicato con 1,a temperatura maggiore di quella dei tubi 3 raf= freddati e dei relativi supporti.

Per ottenere minime tensioni primarie di origine termica anche nella direzione perpendicolare al piano contenente le forcelle si prevede allora che il passo longitudinale 4 di foratura sul collettore 1 per il collegamento dei tubi come 3 sia ridotto rispetto al passo 5 di foratura sul sup= porto 3b in m?do che il pretensionamento nei tubi a freddo che ne risulta sia sostanzialmente annullato con le relati= ve tensioni nelle condizioni di funzionamento con evacua= zione di potenza grazie alla maggiore dilatazione del col= lettore 1 rispetto al supporto 3b.

Nel caso di scambiatore nel quale ? il fluido freddo a per= correre l'interno dei collettori e dei tubi lambiti all'e= sterno dal fluido caldo sar? ovviamente il passo 5 ad esse= re ridotto rispetto al passo 4.

dei principali vantaggi derivanti dai bassi valori di sollecitazione che ai verifica nelle sezioni di collegamen= to dei tubi del fascio tubiero con i collettori consiste nella possibilit? di adottare collettori a sezione quadran= golare , ossia costituiti da piastre piane raccordate , anzich? i normali collettori a sezione circolare che presentano ri= gidezza molto maggiore delle dette piastre pianee che neces= seriamente devono essre usati, a causa delle forti solleci= tazione negli scambiatori costruiti secondo la tecnica nota . La sezione quadrangolare agevola sensibilmente la realizzazione dei supporti dei collettori e consente la semplifica= zione della geometria dei tubi del fascio tubiero .

I branchetti di collegamento come 6 dei collettori con i tubi 3 possono poi essere realizzati per fresatura delle piastre piane come 1a dei collettori , anziche per estruzio= ne come si rende necessario nel caso di collettori a sezio= ne circolare ; questo fatto consente il risparmio del trat= tamento termico dopo estrusione , e la realizzazione della sezione terminale dei branchetti con spessore pari a quel= lo dei tubi come 3 , rendendosi quindi possibile la saldatu= ra diretta dei detti tubi sui branchetti , con eliminazione del tronchetto intermedio che ? necessario quando i bran= chetti sono ottenuti per estrusione allo scopo di realiz= zare un passgggio graduale tra lo spessore del tubo e quel= lo della sezione terminale del branchetto che risulta mol= to maggiore ; il collegamento si riduce dunque all ' esecuzione

Claims

RIVENDICAZIONI

1) Struttura di scambiatore di calore particolarmente per impianti nucleari,caratterizzata dal fatto di comprendere due collettori collegati da un fascio tubiero dotato di predeformazione a freddo tale da ridurre a valori minimi le tensioni primarie di origine termica nelle condizioni di funzionamento

2) Struttura di scambiatore di calore particolarmente per impianti nucleari , caratterizzata dal fatto di comprendere due collettori a sezione quadrangolare sostanzialmente pa= ralleli , collegati da un fascio tubiero formato da tubi a forcella con forte sviluppo del ramo centrale , dotati di pre deformazione a freddo tale da ridurre a valori minimi le tensioni primarie di origine termica nelle condizioni di funzionamento .

3) Struttura di scambiatore secondo una o pi? delle riv. precedenti , caratterizzata dal fatto che i tubi a forcella sono vincolati in tutte le direzioni mediante supporti nel= la zona sostanzialmente mediana, e sono vincolati nella so= la direzione normale al piano contenente la forcella median= te supporti in due zone simmetricamente disposte sostanzial= mente all ' estremit? del ramo centrale .

4-) Struttura di scambiatore secondo una o pi? delle riv. precedenti, caratterizzata dal fatto che i bianchetti di collegamento fra i tubi a forcella ed i collettori , ottenu= ti mediante fresatura delle piastre dei detti collettori , presentano nella sezione terminale spessore tale da consen= tire il collegamento diretto con i detti tubi .

5) Struttura di scambiatore secondo una o pi? delle riv. precedenti, caratterizzata dal fatto che le saldature fra branchetti e tubi a forcella sono realizzate con il metodo

6) Struttura di scambiatore secondo una o pi? delle riv. precedenti , contenente all ' interno dei collettori e dei tu= bi il fluido caldo , caratterizzata dal fatto che il passo longitudinale dei fori di collegamento sul collettore di ingresso con i tubi a forcella ? ridotto rispetto al passo dei detti tubi in corrispondenza dei supporti .

7) Struttura di scambiatore secondo una o pi? delle riv. precedenti , contenente all ? interno dei collettori e dei tu= bi il fluido freddo, caratterizzata dal fatto che il passo longitudinale dei fori di collegamento sul collettore di ingresso con i tubi a forcella ? maggiorato rispetto al passo dei detti , tubi in corrispondenza dei supporti .

8) Struttura di scambiatore di calore particolarmente per impianti nucleari , caratterizzata dal fatto di comprendere una o pi? delle caratteristiche descritte e/o illustrate .