JPS629199A - 熱交換器 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は一般産業用管胴弐整形熱交換器、特に高速増殖
炉用管″胴式竪形熱交換器に関するものである。

（従来の技術） 従来の高速増殖炉用中間熱交換器を第３図にょシ説明す
ると、竪形の胴（１）の内部に多数の伝熱管（２）が取
付けられ、同伝熱管（２）の上・下端が管板（３）（４
）に固定され、管外流体が入口ノズル（５）がう吸込胴
（６）内に流入し、窓（７）を経て胴（１）内を流れ、
伝熱管（２）の外側を流下して、窓（８）から吐出制（
９）に入シ、更にノズル鵠を経て配管系に流出する。ま
た管内流体がノズルＱｌ）内を流下し、プレナム（ｌｚ
で反転し。

伝熱管（２）内を上昇して、ノズル（１３１から流出す
る。

そして、伝熱管（２）を介して管外流体と管内流体とが
熱交換する。また入口ノズル（５）からの管外流体は、
第４．５図に示すように、入口ノズル（５）の中心を通
る胴（１）の中心面Ａ−Ａを境に時計回シの流れと反時
計回りの流れとの２の流れになシ、また各窓（７）から
胴（１）内への流量が均一になるように各窓（７）の開
口面積が順次変えられ、必要伝熱性能の維持及び各伝熱
管（２）の間での温度差をほとんどなくして、高温伝熱
管に起る座屈応力と低温伝熱管に起る引張応力とを軽減
するようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） 前記第３〜５図に示す熱交換器では原子炉のスクラム時
に一次冷却材の流量及び温度が急激に低下する際に問題
が生じる。即ち、当初は高温流体が充満した状態で比較
的高流速で流れていた第４図の吸込胴（６）内にスクラ
ム後、入口ノズル（５）から低温液が流入してきて、そ
のｔま窓（力から胴（１）内に入る。このとき、レベル
がＢ−Ｂよシも高い処では高温液がそのま＼停滞・残存
している。一方、低温度の吸込側（環状部）（６）内の
流速は定格時にくらべて微少になるので、停滞高温液層
とその下部の低温液層との混合があｔｂ行なわれなくて
、いわゆる温度成層が形成される。これによシ、胴（１
）及び胴（６）の熱応力が増加する。また時間的な温度
変化特性上、しはルＢ−Ｂよシも上方の液が温度混合に
役立たなくて、無駄になシ、上部管板（３）及び伝熱管
（２）にとって温度変化がよル急激になってＣＭ過渡特
性が厳しくなって）、熱応力が増大する。また前記第３
〜５図に示す熱交換器には次の問題点もある。即ち、前
記のように、−次流本が入口ノズル（５）から流入した
後に２方向に分岐する。この２方向分岐に対しては設計
上第４図のＡ−Ａ面を面対称にして、流体抵抗を等しく
するが、現実には工作精度の制約から必ずしも面対称に
ならず、結局、２方向の流量にアンバランスが生じて、
周方向の流量分配が設計通シにいかなくなる。

また２方向に分岐した流れの衝突点（入口ノズル（５）
から１８０度離れた地点）で流れの安定性が失なわれ易
くて、流量配分の時間的変動が生じるという問題があっ
た。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記の問題点に対処するもので、熱交換器の胴
に半径方向内方を指向して設けられた入口ノズルから胴
内へ導入される管外流体を周方向片側に変向させる内部
ノズルを同例に設けたことを特徴とする熱交換器に係シ
、その目的とする処は、スクラム時における温度成層の
発生を防止できる。また流量配分の精度を向上できる熱
交換器を供する点にある。

（作用） 本発明は前記のように、熱交換器の胴に半径方向内方を
指向して設けられた入口ノズルから胴内へ導入される管
外流体を周方向片側に変向させる内部ノズルを同胴に設
けたので、管外流体が入口ノズルから内部ノズルに流入
し、内部ノズルが周方向の片側を向いているので、環状
部で旋回流を生起して、スクラム時における温度成層の
発生を防止する。また管外流体が常に一定方向に旋回し
ているので、胴の工作精度による流量配分乱れを防止す
る。

（実施例） 次に本発明の熱交換器を第１〜２図に示す一実施例によ
シ具体的に説明する。管外流体の流入する入口ノズル（
５）が吸入胴（６）を貫通して、吸入胴（６）の内側部
が周方向片側に噴き出すガイドイーン状の内部ノズルα
４が形成され、上側の窓（７′）が内部ノズルα４よシ
流入する管外流体を均等に配分するような大きさに顆次
変見られている。その他の部分は従来例の第３〜５図と
同じである。

次に前記熱交換器の作用を具体的に説明する。

スクラム時には、内部ノズル側から周方向片側に吹出す
流量は少いものの、この流れにょル吸込胴旋回流が生じ
る。このため、上層の高温液と下層の低温液との間に剪
断混合が生じて、上から下への熱の移送が行われ易くな
る。この結果、比較的短時間でレベｆｉ／Ｂ−Ｂよシも
上方の液が冷却されて、温度成層が形成されず、かつし
ＲルＢ−Ｂよシも上方ノ液が混合されて、温度平均化し
て管板の温度変化も緩和され、熱応力上有利になる。ま
た定格運転には、吸込ｇｌｊ！（６）内の流れ方向が常
に一定の周方向片側であるので、第１図のように、内部
ノズルα乃の吹出し方向下流側の窓（７′）に順次吸込
まれて、流れが安定し、工作精度の影響が少くなって、
はぼ設計計算通シの流量配分が得られる。

なお吸込側をもたない高速増殖炉の中間熱交換器もある
が、内部ノズルを前記のように一方向の旋回流を起すよ
うに設けることによシ同様の効果が得られる。

またノズｍａ４）（Ｄ、断面形状は円形であっても、そ
の他の形状であってもよい。

（発明の効果） 本発明は前記のように、熱交換器の胴に半径方向内方を
指向して設けられた入口ノズルから胴内へ導入される管
外流体を周方向片側に変向させる内部ノズルを間引に設
けたので、スクラム時における温度成層の発生を防止で
きる。ｔた流量配分の精度を向上できる効果がある。

以上本発明を実施例について説明したが、勿論本発明は
このような実施例にだけ局限されるものではなく、本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種々の設計の改変を施し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱交換の一実施例を示す横断平面図、
第２図は第１図の縦断側面図、第３図は従来の熱交換器
の縦断側面図、第４図は管外流体流入ノズル部の横断平
面図、第５図は第４図の縦断側面図である。 （１）（Ｇ）・・・胴、（５）・・・入口ノズル、αや
・・内部ノズル。 復代理人　弁理士開本重文 外２名 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱交換器の胴に半径方向内方を指向して設けられた入口
   ノズルから胴内へ導入される管外流体を周方向片側に変
   向させる内部ノズルを同胴に設けたことを特徴とする熱
   交換器。