KR102306926B1 - 증기 과열기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에너지에 관한 것이고,　특히 원자력발전소 터빈용 증기의 분리 및 과열 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 열전달 효율을 유지하면서 무게와 크기를 줄이는 문제를 해결하는 것에 관한 것이다.
청구된 발명의 과제는 다음과 같이 해결된다.　제1　및 제　2　과열 스테이지의 두 개의 튜브 패키지는 그 자체와 케이싱의 내부 사이에　2　개의 입구 분절 수집기,　즉 10° 내지 90°의 피벗 각도를 갖는 쐐기형 배기 매니폴드를 형성하는 방식으로 동일한 높이에서 수직으로 회전된다. 증기 출구 파이프는 쐐기 모양의 배기 매니폴드에 대향하는 수직 케이스에 위치한다.　중량 및 크기 특성의 실제 감소량은　18-25　%이며 이 기술적 해결책을 스팀 분리 및 과열을 위한 소형 시스템에서 사용할 수 있다.

Description

증기 과열기

본 발명은 에너지에 관한 것이고,　특히 원자력발전소 터빈용 증기의 분리 및 과열 시스템에 관한 것이다.

공지된　원자력발전소 터빈 증기 과열기는 하우징을 포함하고 분리기 위에 위치한다.　증기 과열기는 튜브 패키지로 결합된 열교환 튜브 번들을 포함한다.　튜브 패키지는 케이스의 세로축과 평행하게 설치되고 두 개의 직사각형 섹션으로 그룹화된다(러시아연방 실용신안특허　No. 54271 U1, IPC N02K7 /00,　2006년 6월 10일 발행).

하우징에 내장되고 직육면체 모양의 튜브형 패키지로 구성된 증기터빈을 과열하도록 설계된 증기 과열기가 알려져 있다(러시아연방 실용신안특허　No. 88774 U1, IPC F22B 37/26, 2009년 11월 20　일 발행). 파이프 패키지는 종 방향 축과 평행하게 설치된다.

프로토타입을 위해 가장 가까운 기술적 해결책은 다음의 증기 과열기다.　증기 과열기는 분리기 과열기로 들어가고 파이프 패키지가 서로 쌓인 수직 케이스에　1　단파이프 패키지와　2단 파이프 패키지로 구성된다(러시아연방 특허　No. 2522273, 2014년 7월 10일 발행).

증기 과열기의 이러한 설계의 단점은 증기 과열기 패키지의 제　1　및 제　2　스테이지의 위치에 기인한 높이의 큰 기하학적 치수에 있으며,　이로 인해 장비의 중량 및 치수,　제조의 고비용 및 비용뿐만 아니라 대형 운송이 증가하게 된다. 제1　및 제　2　단 과열기를 설치하는 경우,　제1　및 제　2　단과 열기 뒤의 출구 매니폴드에서의 유동 면적은 서로 나란히(평행하게)　감소한다. 그 결과는　유동 저항의 증가 및 유속의 불균일에 기인한 열전달효율의 저하를 초래하게 된다.

러시아연방 실용신안특허 No. 54271 U1, IPC N02K7 /00 러시아연방 실용신안특허　No. 88774 U1, IPC F22B 37/26 러시아연방 특허　No. 2522273

본 발명은 열전달효율을 유지하면서 무게와 크기를 줄이는 문제를 해결하는 것에 관한 것이다.

청구된 발명의 과제는 다음과 같이 해결된다.

제1　및 제　2　과열 스테이지의 두 개의 튜브 패키지는 그 자체와 케이싱의 내부 사이에　2　개의 입구 분절 수집기,　즉 10° 내지 90°의 피벗 각도를 갖는 쐐기형 배기 매니폴드를 형성하는 방식으로 동일한 높이에서 수직으로 회전된다. 증기 출구 파이프는 쐐기 모양의 배기 매니폴드에 대향하는 수직 케이스에 위치한다.　중량 및 크기 특성의 실제 감소량은　18-25　%이며 이 기술적 해결책을 스팀 분리 및 과열을 위한 소형 시스템에서 사용할 수 있다.

따라서,　열전달의 효율을 동시에 감소시키지 않으면서 무게 및 크기 특성을 감소시키는 기술적인 문제점이 달성된다.　중량 및 크기 특성의 실제 감소는 18-25 % 이며,　이는 증기의 분리 및 과열을 위한 소형 시스템에서 이 기술적 해결책을 사용할 수 있게 한다.

본 발명은 도　1, 2의 도면에 도시되어 있다.
도 1 -　증기 과열기의 세로 단면;
도 2 -　도 1의 섹션　A-A.

증기 과열기는 열교환 튜브　(2, 3)의 2개의 패키지가 배치되는 하우징 (1)을 포함한다. 양파이프 패키지의 열전달 표면(4)은 하우징 (1)의 세로축 (5)에 평행하게 하우징　(1)에 나란히 설치된다.　열교환 표면은　2　개의 부분으로 분할되고 서로에 대해 경사진　2개의 7 형상의 흡기 매니폴드　(6, 7)　및 쐐기 모양의 배기 매니폴드(8)를 형성한다.

튜브 패키지의 열교환 표면 사이의 각도는 10°에서 90° 사이다.

증기 과열기는 다음과 같이 작동한다.

입구　(9)를 통한 습한 증기는 증기 과열기의 하부로 들어가고,　여기서 증기는 제　1　및 제2　과열 단계　(3)의 튜브 패키지의 열 교환 표면을 통과하는 입구 부분 입구 수집기　(6,　7)로 들어간다.　열교환 표면에서 가열된 증기는 파이프 내부의 열교환기 표면을 통과하는 가열 증기의 열로 인해 과열된다.　과열기의 과열증기는 쐐기 모양의 배기 매니폴드로 들어가고 노즐　(9)을 통해 과열기를 나간다.

증기 과열기의 열교환 표면이 서로에 대해 분리되고 각이 지어져 있기 때문에 효율적인 열 교환 및 낮은 저항　(손실)을 보장하기에 충분한 유동 영역을 제공하는　2　개의 입구(6.7)　및 출구 쐐기형 컬렉터(8)가 형성된다. 그 결과 하우징　(1)　치수를 줄이면서 프로토타입과 비교하여 증기 과열기의 효율이 향상된다. 또한,　출력 컬렉터　(8)와 동일한 레벨에 있는 출구 노즐　(10)의 위치는 작동 증기의 저항을 감소시키고 따라서 열전달효율을 보장한다.

증기 과열기의 튜브 패키지 표면 사이의 각도를　10°에서 90°까지 최적화하면 다음과 같은 결과가 발생한다.(증기 흐름 영역에 의해 제공되는)　열 교환 표면에 대한 최적의 증기 유량의 조합 및 증기 과열기 튜브 패키지의 입구 및 출구에서의 증기 흐름을 균등하게 분배하면서 몸체의 직경을 따라 콤팩트한 배치를 보장할 필요가 있다.

각도를 10°　미만으로 감소시키면,　유동 영역의 감소로 인해 출력 컬렉터　(8)에서 저항의 증가가 발생한다.　각도가 90°　이상으로 증가하면 몸체의 일정한 직경으로 열 교환 표면의 면적을 줄여 열 교환 성능이 감소한다.

이 각도는 수학적 모델을 구성하고 스탠드를 실험적으로 제거하여 얻었다.

Claims (1)

1. 수직 하우징의 상부에 위치하고, 제1 및 제2과열 스테이지로 된 두 개의 파이프 패키지, 흡기 매니폴드와 배기 매니폴드, 및 입구 노즐과 출구 노즐을 포함하는 증기 과열기로서,
   상기 제1 및 제2과열 스테이지로 된 두개의 파이프 패키지는 상기 두 개의 파이프 패키지와 하우징의 내부 사이에 두개의 입구 분절 매니폴드와, 10°내지 90°의 피벗 각도를 가지는 쐐기형 출구 매니폴드를 형성하는 방법으로 동일한 높이에서 수직으로 회전되며,
   상기 증기 출구 노즐은 쐐기형 출구 매니폴드와 대향하는 수직 케이스에 위치하는 것을 특징으로 하는 증기 과열기.

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