JPS6159106A - 湿分分離再熱器の管束構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発ＥＡは、原子力タービン用湿分分離再熱器に係シ、
その再熱器管束における被加熱蒸気のバイパス流防止構
造に関する。

〔発明の背景〕

最近、原子力発電プラントは大容量化に伴い、性質改善
の要請が高い。性能改善法の一つの手段として、再熱方
式があり、一部既に実施化されている例もある。

原子力タービンプラントにおける再熱方式は、通常、高
圧タービンと低圧タービンとを連絡する管路の中途に、
高圧タービンからの排気蒸気中の湿分を分離除去する分
離エレメントと排気蒸気を過熱蒸気まで加熱する友めの
再熱器とを一体化して圧力容器内に収納し之湿分分離再
熱器を配設する方式である。湿分分離再熱器の典型的な
構造例を第８図に示す。第９図は第８図のＩＸ−ＩＸ矢
視断面構造である。即ち、高圧タービン（図示せずンか
らの排気蒸気は湿分分離再熱器１の下部に配設された複
数個の入口蒸気管１２．１３．１４゜１５よシ容器内に
導入され、分離ニレ“メント２で湿分が分離除去される
。さらに、湿分分離後の蒸気２４は、二段に配備された
再熱器３，４で加熱されて加熱蒸気２５となって複数個
の出口蒸気管１６．１７，１８よシ容器外に排出される
。再熱器３，４の構成はほぼ同一であるので、ここでは
′□　　　　　　　第１段の再熱器３の構成を説明する
。即ち、再熱器３は、複数の伝熱管群によって形成され
た管束２８、伝熱管を支持する複数の支持板、蒸気ヘッ
ダ９、加熱蒸気管１０、ドレン排出管１１等によシ構成
される。被加熱蒸気２４．２５は、伝熱管の外部を流れ
、伝熱管内部の加熱蒸気のＩ！！縮潜熱によって加熱さ
れる。管束２８の詳細構造例が第１Ｏ図である。複数の
伝熱管群３０１−１．、伝熱管の軸方向に複数枚配備さ
れ次支持板２９によシ支持される。また、伝熱管群３０
の外部を流れる被加熱蒸気（矢印３６．３７）は、有効
流路を確保するために支持板２９の側方部に配設したシ
ュラウド壁３１ａ及び３１ｂによって隔離される。シュ
ラクト壁３１ａ、３１ｂは、四方のシース板３２ａ、３
２．ｂ、３３ａ及び３３ｂによって保持される。まｔ１
シュラウド壁３．ｌａ、３１ｂは、容器の内壁からの補
強板によシ部分的に支持されているう従って、管束内部
の被加熱蒸気とシュラウド壁３１ａ、３１ｂと容器内壁
との空間に滞留する蒸気とは必然的に温度差を生じ、支
持板２９トシュラウド壁３１ａ、３１ｂとは熱膨張によ
る伸び差が発生する。この伸び差を吸収するために、支
持板２９とシュラウド壁３１ａ、３１ｂとの間は圧電の
間隙をもつ蒸気空間４６ａ、４６ｂになる。この管束構
成の場合、伝熱管群３０の外側を流れる被加熱蒸気の流
れは、主１３６．３７の他に蒸気空間４６ａ、４７ｂを
通過するバイパス流５０ａ、５０ｂが発生する。このバ
イパス流５０ａ５０ｂの発生は、大部分は熱交換されず
に出口に向かうために、シュラウド壁３１ａ、３１ｂ近
傍の伝熱管では、管内外の温度差が主流部よりも大幅に
拡大する。このため、管内部で凝縮水量が増加すること
になり、凝縮二相流の不安定流動を誘起する。バイパス
流発生の前書は、シュラウド壁３１ａ、３１ｂ近傍の伝
熱管群を通過する蒸気流速の増大をもたらし、管群にお
ける不安定な流力弾性振動を発生させる恐れもある。

このような管束側方部におけるバイパス流防止策として
、直交流型熱交換器管束の一般的な従来構造例を第１１
図に示す。伝熱管群３０の最側方部にシュラウド壁４４
．４５と対向して側板３８を配設し、最もシュラウド壁
に近い伝熱管列と側板３８との間隙δｌを適正寸法に保
持する。ま之、側板３８には、管束支持部３９が連結し
、管束支持部３９は、平面壁４０の底面がシュラウド壁
４４．４５と連結し次ペース板４２との接触にょシ、保
持されている。この構造では、シュラウド壁４４．４５
と支持板２９、側板３８との伸び差を吸収することが難
しく、シュラウド壁と側板３８の間隙Ｓ及び管群と側板
３８との間隙δ！を蒸気停止中と同一に保持することが
できない。ま友、従来構造の場合、管群３０に加わる蒸
気力に対する管束の浮上シ現象に対する配慮がなされて
いない。管束に作用する蒸気力Ｆは、管群内の流速の二
乗に比例するが、この蒸気力が大きい場合には、第１１
図に示すように管束全体が浮上シ、管束支持部３９の平
面壁４ｏの底面とペース板４２とに間隙を生じる。この
場合、側板３８とシュラウド壁４４．４５間を流れるバ
イパス流５ｏ。

５１が発生し、バイパス流５０．５１によシ管群３０と
側板３８間のバイパス流４８．４９も増長される。

従って、従来の管束構造では、管束端部のバイパス流を
低減することが難しく、伝熱性能の低下と管内凝縮水の
不安定流動を大きくする恐れがちシ、機器の信頌性を損
う可能性がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、湿分分離再熱器の管束端部に発生する
バイパス流を効果的に排除し、伝熱性能が高く、管内凝
縮水の流動安定化を図れる湿分分離再熱器の管束構造を
提供するＫある。

〔発明の概要〕

本発明は、湿分分離再熱器の管束側板に連結したバネ部
材をもつバイパス流防止片と、側板と対向するシュラウ
ド壁にバネ部材をもクツくイパス流防止片に連結配備す
ることによシ、管束とシュラウド間の伸び差及び蒸気力
による浮上りをバイパス流防止片で吸収することを特徴
とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例′ｔ−第１図を用いて説明する。

湿分分離再熱器の再熱手段である管束は、千鳥形に配列
された複数の伝熱管群３０と伝熱管３０を夫々支持する
次めに伝熱管３０の軸方向く関して複数個の支持板２９
ｆ、もっている。支持板２９は、伝熱管３０を軸方向に
貫通させる几めに伝熱管３０に対応し次複数の孔をもつ
。被加熱蒸気３６．３７は伝熱管群３０の外側を流れ、
加熱蒸気（図示せず）は伝熱管３０の内部を流れる。

被加熱蒸気３６．３７は伝熱管群３０の間隙を通過する
間、加熱蒸気と熱交換を行ない、温度上昇する。被加熱
蒸気３６．３７の有効流路は、非流路空間と隔離する几
めに、管束の両側に配設されたシュラウド壁４４．４５
によシ仕切られる。ま几、伝熱管群３０のシュラウド壁
に近接し比伝熱管の側方には、支持板２９と連結し念側
板３８が配設される。側板３８と伝熱管３０とは両者の
間隙からのバイパスｒＭ、ｔｌ−最少に抑えられる程度
の隙間をもっている。また、側板３８とシュラウド壁４
４．４５は、両者の伸び差による接触を防ぐために空間
４７が存在する。側板３８の側面には、平面壁部材６１
とバネ部材６０によって構成されるバイパス流防止片５
９を配設する。また、−シュラウド壁４４と４５には、
管束全体を支持する支持ビーム４２、連結部材５２，５
４、カバ一部材５３、連結部材５５及び平面壁部材５６
とバネ部材５８とから構成されるバイパス流防止片５７
が連結される。バイパス流防止片５９の底面は、支持ビ
ーム４２の上面を摺動でき、この摺動面が管束の分解、
組立時に利用され、運転中の管束全体の軸方向伸びを吸
収する。この構造の管束では、運転中に生じる管束側板
３８とシュラウド壁４４゜４５との伸び差金バイパス流
防止片５９のバネ部材６０によって吸収することが可能
であり、管束側板３８及びシュラウド壁４４．４５に対
して伸び差に起因した熱変形、熱応力を緩和で、きる。

また、管群３０と管束側板３８との隙間は、バネ部材６
０の縮み代の範囲内で変化せず、被加熱蒸気の主ｆｉ３
６．３７からバイパスして流れようとする矢印４８．４
９のバイパス流を増加させることはない。一方、シュラ
ウド壁４４．４５に連結したパイノース流防止片５７は
管束全体が被加熱蒸気の蒸気力によって浮上る力をバネ
部材５８によυ吸収する。従って、バイ′・ミス流防止
片５７と管束側板３８に連結し友バイパス流防止片５９
の上面との間隙は、管束全体が蒸気力によって浮上ろう
とじ友場合でもまったく発生しない。この定めＫ、管束
側板とシュラウド壁４４．４５との空間４７から漏洩し
ようとするバイパス流５０を防止することができる。こ
の二次的バイパス流５０の回避は、−次的バイパス流４
８．４９の流れをも軽減させることになシ、管束側端部
における伝熱性能の劣下およびこれＫｆｆ−う管内凝縮
水増大を防ぐ効果をもたらす。さらに、管束側板３８と
シュラウド壁４４．４５との伸び差を吸収する作用は、
伸び差に起因し比熱変形時の管束側板３８を拘束しない
ので、管束を強度的にも安全にする効果を生む。第１図
に示し九実施例は、バイパス流防止片５９及び５７ｔ−
夫々一対配役し几構造例であるが、被加熱蒸気３６．３
７の流れ方向に関する伝熱管３０の管列数が増加した場
合には、第２図に示すように、管束側板３８に連結した
バイパス流防止片７３．７９を配備し、かつ、バイパス
流防止片７３．７９に対応してシュラウド壁４４．４５
にもバイパス防止片７５．８２を配設することも勿論可
能である。すなわち、管束を構成する伝熱管に直交する
被加熱蒸気流れ方向列数に応じて、バイパス防止片を管
束側板とシュラウド壁に夫々対で配設する。

第３図は、本発明による管束の全体構成を示す。

すなわち、本発明のもう一つの特徴は、管束側板３８ａ
及び３８ｂを伝熱管の軸方向に関して一枚板で伝熱管支
持板２９と連結せず分割連結法を適用することである。

すなわち、管束側板３８は伝熱管３０の軸方向に３８ａ
−１＋　３８ａ−Ｌ３８ａ−３・・・のように分割配置
され、夫々の管束側板には伝熱管支持板２９ａ、２９ｂ
、２９ｃ。

２９ｄのように数枚づつ連結し、かつ、軸方向に隣Ｑ合
う管束側板は伸び差に相当する程度の間隙２をもつ。従
って、伝熱管支持板２９に個々に作６．　　　　　　　
用する熱変形及び管束側板に働く熱変形を間隙２で吸収
することが可能となシ、管束全体の熱変形を緩和するこ
とになる。

第４図、第５図は本発明の変形実施例でろシ、突起付管
束側板３８′あるいは波形状管束側板３８“を用い友管
束構造に対しても、本発明の側板に連結したバイパス流
防止片７３．．７９及び７ユラウド壁に連結したバイパ
ス流防止片７５゜８２を適用することが可能である。

また、第６図、第７図は本発明の応用実施例であり、管
束側板３８に連結するバイパス流防止片９０．９９とシ
ュラウド壁４４．４５に連結するバイパス流防止片８９
，９１．９７．１０３は、夫々凹部９４，９５，１００
，１０１と凸部９３゜９６．９８，１０２ｅもち、凹凸
部の接触によシシールを可能とする。

〔発明の効果〕

本発明によれば、湿分分離再熱器の管束端部に発生する
バイパス流を効果的に排除するとともに、管束全体の熱
変形緩和を達成できるので、伝熱性１．第１図、第２図
は本発明の一実施例の管束構造−１・・− １回゛、第３図は本発明を適用した管束全体の斜視図、
第４図、第５図は本発明の他の実施例の断面図、第６図
、第７図は、本発明のさらに他の実施例の断面図、第８
図は、湿分分離再熱器の典型的構造の横断面、第９図は
第８図のＩＸ−ＩＸ矢視断面図、第１０図は従来の管束
構造図、第１１図、第１２図は従来の管束端部詳細図で
ある。

２９・・・伝熱管支持板、３０・・・伝熱管、３８・・
・管束側板、４４．４５・・・シュラウド壁、４８，４
９゜５０・・・管束バイパス流、ｓ７＋ｓ９・・・バイ
パス流防止片、５８．６０・・・バネ部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸気中の湿分を分離する分離エレメントと前記蒸気
   を加熱昇温する再熱器とが円筒状圧力容器に格納された
   湿分分離再熱器において、 前記の再熱器の管束の側板にバネ部材をもつバイパス流
   防止片を連結し、かつ、前記管束内の被加熱蒸気流路と
   非流路を隔離するシユラウド壁にバネ部材をもつバイパ
   ス流防止片を連結したことを特徴とする湿分分離再熱器
   の管束構造。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記管束を構成する伝熱管の被加熱蒸気流れ方向列数に
   応じて、前記バイパス防止片を配設することを特徴とす
   る湿分分離再熱器の管束構造。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記管束の側板形
   状が平板、突起付平板あるいは波形板であることを特徴
   とする湿分分離再熱器の管束構造。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記管束側板に連
   結する前記バイパス流防止片の上、下壁凹部と前記シユ
   ラウド壁に連結する前記バイパス流防止片の凸部とによ
   つて形成されるシール構造を設けたことを特徴とする湿
   分分離再熱器の管束構造。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記管束側板と伝
   熱管支持板との連結は、前記伝熱管の軸方向に関して前
   記支持板を数枚毎セグメントに分割して連結し、隣り合
   う前記セグメント間の側板には、軸方向に任意の間隙を
   設けたことを特徴とする湿分分離再熱器の管束構造。