JPS6410759B2 - - Google Patents
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- JPS6410759B2 JPS6410759B2 JP8949080A JP8949080A JPS6410759B2 JP S6410759 B2 JPS6410759 B2 JP S6410759B2 JP 8949080 A JP8949080 A JP 8949080A JP 8949080 A JP8949080 A JP 8949080A JP S6410759 B2 JPS6410759 B2 JP S6410759B2
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- JP
- Japan
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- tube
- tube sheet
- pressure
- double
- heat exchanger
- Prior art date
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- Expired
Links
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 9
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
- F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
- F28F9/18—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding
- F28F9/185—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding with additional preformed parts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
- F28D7/1607—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、上部管板と下部管板に多数の伝熱管
を支持して成る高温高圧の熱交換器に係り、上記
上部及び下部管板に発生する熱応力を軽減するよ
うにした高温高圧熱交換器の改良に関する。
を支持して成る高温高圧の熱交換器に係り、上記
上部及び下部管板に発生する熱応力を軽減するよ
うにした高温高圧熱交換器の改良に関する。
原子力エネルギ利用プラント等では、高温高圧
の熱媒体を保有する熱交換器が用いられる。
の熱媒体を保有する熱交換器が用いられる。
第１図で原子力エネルギ利用プラントの一例と
してナトリウム冷却高速増殖炉をとり上げ、その
系統構成の概略を説明する。図において、原子炉
４で発生した熱は、一次ループ１に伝えられ、こ
の熱は更に中間熱交換器５を介して二次ループ２
に伝えられる。この一次及び二次ループ内には、
熱媒体としてのナトリウムが循環している。この
二次ループ２の熱は、更に蒸気発生器６を介して
水に伝えられる。高速増殖炉用蒸気発生器は本発
明の一適用対象となり、以下の説明はこの蒸気発
生器を例として記述するが、本発明はこの蒸気発
生器に限らず、類似の熱交換器に広く適用される
ものである。
してナトリウム冷却高速増殖炉をとり上げ、その
系統構成の概略を説明する。図において、原子炉
４で発生した熱は、一次ループ１に伝えられ、こ
の熱は更に中間熱交換器５を介して二次ループ２
に伝えられる。この一次及び二次ループ内には、
熱媒体としてのナトリウムが循環している。この
二次ループ２の熱は、更に蒸気発生器６を介して
水に伝えられる。高速増殖炉用蒸気発生器は本発
明の一適用対象となり、以下の説明はこの蒸気発
生器を例として記述するが、本発明はこの蒸気発
生器に限らず、類似の熱交換器に広く適用される
ものである。
第２図は、この蒸気発生器６の代表的なものの
縦断面を示したものである。
縦断面を示したものである。
即ち、二次ループ２内を循環している高温のナ
トリウムは、入口ノズル１２より矢印Ａのように
胴７内に入り、伝熱管８の外側を通つて出口ノズ
ル１１から矢印Ｂのように出て二次ループ２内を
循環する。一方水は、入口ノズル１４よりプレナ
ム１６に入り、上部管板９と下部管板１０に支持
された多数の伝熱管８内に分流し、伝熱管８の外
側を循環している高温ナトリウムによつて加熱さ
れ、蒸気となつて、プレナム１５を経て出口ノズ
ル１３から出る。
トリウムは、入口ノズル１２より矢印Ａのように
胴７内に入り、伝熱管８の外側を通つて出口ノズ
ル１１から矢印Ｂのように出て二次ループ２内を
循環する。一方水は、入口ノズル１４よりプレナ
ム１６に入り、上部管板９と下部管板１０に支持
された多数の伝熱管８内に分流し、伝熱管８の外
側を循環している高温ナトリウムによつて加熱さ
れ、蒸気となつて、プレナム１５を経て出口ノズ
ル１３から出る。
ちなみに高速増殖炉プラントにおける蒸気発生
器の使用温度及び圧力は入口ナトリウム温度約
500℃、発生蒸気温度約480℃、同圧力約130Kg／
cm2ｇである。
器の使用温度及び圧力は入口ナトリウム温度約
500℃、発生蒸気温度約480℃、同圧力約130Kg／
cm2ｇである。
従来の蒸気発生器は、第２図に示すような構造
であつた。即ち、上部管板９と下部管板１０は、
多数の伝熱管８を支持してプレナム１５，１６と
連通するように多数の孔が明けられており、プレ
ナム１５内には高温、高圧の水・蒸気を保有して
いるので、強度上管板の肉厚を厚くする必要があ
る。管板の肉厚が厚いこと及び管板と胴の接続部
において構造的不連続部が生じやすいため、熱応
力が発生しやすく特に大型の蒸気発生器において
は、設計上難度の高い点である。
であつた。即ち、上部管板９と下部管板１０は、
多数の伝熱管８を支持してプレナム１５，１６と
連通するように多数の孔が明けられており、プレ
ナム１５内には高温、高圧の水・蒸気を保有して
いるので、強度上管板の肉厚を厚くする必要があ
る。管板の肉厚が厚いこと及び管板と胴の接続部
において構造的不連続部が生じやすいため、熱応
力が発生しやすく特に大型の蒸気発生器において
は、設計上難度の高い点である。
本発明は、熱交換器の管板部の大型化に対する
熱応力上の問題を解決する一方策を提供するもの
である。
熱応力上の問題を解決する一方策を提供するもの
である。
即ち本発明は、上下管板の双方または一方を内
側管板と外側管板の二重管板にし、この二重管板
の隙間に不活性ガスを圧入することにより、二重
管板の夫々の肉厚を薄くするようにしたもので、
この二重管板と伝熱管との接続部に、一端単管他
端二重管から成る接続ピースを介在させ、この接
続ピースの二重端側の外管と二重管板の内側管板
及び内管と外側管板とを夫々溶接し、一方接続ピ
ースの単管側と伝熱管を溶接したことを特徴とす
る。
側管板と外側管板の二重管板にし、この二重管板
の隙間に不活性ガスを圧入することにより、二重
管板の夫々の肉厚を薄くするようにしたもので、
この二重管板と伝熱管との接続部に、一端単管他
端二重管から成る接続ピースを介在させ、この接
続ピースの二重端側の外管と二重管板の内側管板
及び内管と外側管板とを夫々溶接し、一方接続ピ
ースの単管側と伝熱管を溶接したことを特徴とす
る。
以下、本発明の詳細を添付図面に示す一実施例
で説明する。第５図は本願実施例で、管板と伝熱
管との接続部を拡大して示した図である。図にお
いて、９，１０は外側管板、９′，１０′は内側管
板であつて、隙間１９をもたせた二重管板になつ
ている。２０は接続ピースで、その一端は外管２
１と内管２２の二重管になつており、その他端は
２３の単管になつている。
で説明する。第５図は本願実施例で、管板と伝熱
管との接続部を拡大して示した図である。図にお
いて、９，１０は外側管板、９′，１０′は内側管
板であつて、隙間１９をもたせた二重管板になつ
ている。２０は接続ピースで、その一端は外管２
１と内管２２の二重管になつており、その他端は
２３の単管になつている。
この接続ピース２０と伝熱管８とは、接続ピー
ス２０の単管２３で溶接部２４により接続され、
一方管板と接続ピース２０とは、接続ピース２０
の内管２２と外側管板９，１０及び接続ピース２
０の外管２１と内側管板９′，１０′とが夫夫２
５，２６で溶接接合されている。
ス２０の単管２３で溶接部２４により接続され、
一方管板と接続ピース２０とは、接続ピース２０
の内管２２と外側管板９，１０及び接続ピース２
０の外管２１と内側管板９′，１０′とが夫夫２
５，２６で溶接接合されている。
以上のように構成した本発明の実施例の作用を
次に説明する。
次に説明する。
管板９，１０は水側の圧力が作用し、管板９′，
１０′はナトリウム側の圧力が作用している。そ
こで、隙間１９内に例えば不活性ガスを圧入する
と、管板９，１０にはこの不活性ガスの圧力と水
側の圧力差分だけ作用し、一方管板９′，１０′に
は、この不活性ガスの圧力とナトリウム側の圧力
差分だけ作用することになる。
１０′はナトリウム側の圧力が作用している。そ
こで、隙間１９内に例えば不活性ガスを圧入する
と、管板９，１０にはこの不活性ガスの圧力と水
側の圧力差分だけ作用し、一方管板９′，１０′に
は、この不活性ガスの圧力とナトリウム側の圧力
差分だけ作用することになる。
そこで不活性ガスの圧力を水側圧力P1とナト
リウム側圧力P2の平均圧力（P1＋P2）／２にす
れば、各々の管板には（P1−P2）／２の差圧が
作用する。従つて一重管板の場合に作用する差圧
P1−P2の1/2になり、二重管板の各々の肉厚は一
重管板の場合の約1/2にでき、熱応力対策上非常
に有利となる。
リウム側圧力P2の平均圧力（P1＋P2）／２にす
れば、各々の管板には（P1−P2）／２の差圧が
作用する。従つて一重管板の場合に作用する差圧
P1−P2の1/2になり、二重管板の各々の肉厚は一
重管板の場合の約1/2にでき、熱応力対策上非常
に有利となる。
次に、第３図の上部管板部においては、圧力調
節弁１７によつて、上記圧力を一定に調節する例
を、また下部管板部においては、不活性ガスを封
入するのみで圧力制御しない例を示している。第
４図は水側圧力及びナトリウム側圧力を圧力計２
８及び２９でそれぞれ検知し、演算器３０、調節
計３１及び圧力調節弁３２により不活性ガス圧を
各運転状態に最適の値に制御する例を示してい
る。尚、上記の説明において、伝熱管８の内側を
水、その外側をナトリウムとして説明したが、必
ずしもこれに限定されるものではない。また不活
性ガスの圧力も外側管板に作用する圧力と内側管
板に作用する圧力の平均圧力に限定されるもので
はなく、各設計条件に最も適した値が選定可能で
ある。
節弁１７によつて、上記圧力を一定に調節する例
を、また下部管板部においては、不活性ガスを封
入するのみで圧力制御しない例を示している。第
４図は水側圧力及びナトリウム側圧力を圧力計２
８及び２９でそれぞれ検知し、演算器３０、調節
計３１及び圧力調節弁３２により不活性ガス圧を
各運転状態に最適の値に制御する例を示してい
る。尚、上記の説明において、伝熱管８の内側を
水、その外側をナトリウムとして説明したが、必
ずしもこれに限定されるものではない。また不活
性ガスの圧力も外側管板に作用する圧力と内側管
板に作用する圧力の平均圧力に限定されるもので
はなく、各設計条件に最も適した値が選定可能で
ある。
以上詳述した通り、本発明によれば、上下管板
を夫々二重管板にし、この二重管板と伝熱管の接
続部に一端二重管他端を単管にした接続ピースを
介在させ、二重管板の隙間部に不活性ガスを圧入
できるようにしたので、予め決定される熱媒体の
圧力と温度に対して、管板と胴との接続部の許容
応力に見合つた管板厚さとすることができ、この
管板の厚さに対して二重管板内の圧力を調節し
て、管板の圧力に対する強度を保持し、管板と胴
との接続部にかかる応力を完全に緩和できる。
を夫々二重管板にし、この二重管板と伝熱管の接
続部に一端二重管他端を単管にした接続ピースを
介在させ、二重管板の隙間部に不活性ガスを圧入
できるようにしたので、予め決定される熱媒体の
圧力と温度に対して、管板と胴との接続部の許容
応力に見合つた管板厚さとすることができ、この
管板の厚さに対して二重管板内の圧力を調節し
て、管板の圧力に対する強度を保持し、管板と胴
との接続部にかかる応力を完全に緩和できる。
第１図は原子力エネルギ利用プラントの概略説
明図、第２図は従来の熱交換器を縦断面して示し
た図、第３図は本実施例で、本発明部分を適用し
た熱交換器を縦断面して示した図、第４図は不活
性ガス圧を各運転状態に最適の値に自動制御する
例を示した図、第５図は本実施例で、二重管板と
伝熱管との接合部を拡大して示した図である。 ８……伝熱管、９，１０……外側管板、９′，
１０′……内側管板、１９……隙間、２０……接
続ピース、２１……外管、２２……内管。
明図、第２図は従来の熱交換器を縦断面して示し
た図、第３図は本実施例で、本発明部分を適用し
た熱交換器を縦断面して示した図、第４図は不活
性ガス圧を各運転状態に最適の値に自動制御する
例を示した図、第５図は本実施例で、二重管板と
伝熱管との接合部を拡大して示した図である。 ８……伝熱管、９，１０……外側管板、９′，
１０′……内側管板、１９……隙間、２０……接
続ピース、２１……外管、２２……内管。
Claims (1)
- １ 上部管板と下部管板に多数の伝熱管を溶接支
持してなる高温高圧用熱交換器において、前記上
部管板と下部管板の双方又は一方を、隙間を有す
る内側管板と外側管板の二重管板となし、前記伝
熱管の管板接続端に、一端が単管で他端が二重管
からなる接続ピースの単管側を溶接し、接続ピー
スの二重管側の外管と二重管板の内側管板及び二
重管側の内管と二重管板の外側管板とを夫々溶接
し、二重管板の内側管板と外側管板との間の隙間
に伝熱管内部流体圧力と伝熱管外流体圧力の平均
圧力になした不活性ガスを圧入したことを特徴と
する高温高圧用熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8949080A JPS5714187A (en) | 1980-07-01 | 1980-07-01 | High-temperature and high-pressure heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8949080A JPS5714187A (en) | 1980-07-01 | 1980-07-01 | High-temperature and high-pressure heat exchanger |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5714187A JPS5714187A (en) | 1982-01-25 |
| JPS6410759B2 true JPS6410759B2 (ja) | 1989-02-22 |
Family
ID=13972185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8949080A Granted JPS5714187A (en) | 1980-07-01 | 1980-07-01 | High-temperature and high-pressure heat exchanger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5714187A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH558514A (de) * | 1972-11-28 | 1975-01-31 | Sulzer Ag | Vorrichtung zum durchfuehren eines rohrbuendels durch eine behaelterwand. |
| JPS5015152A (ja) * | 1973-06-13 | 1975-02-18 |
-
1980
- 1980-07-01 JP JP8949080A patent/JPS5714187A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5714187A (en) | 1982-01-25 |
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