NO115620B - - Google Patents

Description

Varmegjenvinningssystem ved installasjoner for fremstilling av tungtvann ved bitermisk isotopisk utveksling.

Foreliggende oppfinnelse angår et varmegjenvinningssystem ved installasjoner for fremstilling av tungtvann ved bitermisk isotopisk

utveksling mellom en væske og en gass, idet et

av disse media tjener som deuteriumkilde og

det andre medium som utvekslingsmedium.

En klassisk installasjon, vist skjematisk på

fig. 1 på medfølgende tegning, omfatter et kjøle-tårn 1, et varmetårn, en lukket sirkulasjonskrets 3 mellom de to tårn, og et dampinjeksjonsparti 4 foran varme tårnet. I en slik installasjon skjer

varmegjenvinningen vanligvis ved hjelp av en

hjelpekrets 5 for avkjøling av den varme gass

i en indirekte varmeutveksler 6 og overføring

av varmen til den kalde gass i en direkte varmeutveksler 8 som fører kjølevæske, for å be-virke den annen avkjølingsfase for den varme

gass som kommer fra varmeutveksleren 6.

På fig. 1 bis representerer kurven Qg den

totale varmemengde i gass mettet med væske

som kommer fra kretsen 5, som funksjon av temperaturen. Punktet A representerer gassens tilstand i varmetårnet ved temperauren T0, og B representerer gassens tilstand i kjøletårnet ved temperatur TF.

I varmeutveksleren 6 går gassen fra tilstand A til tilstand E langs kurven Qg, idet gassen avgir en varmemengde Q0—Qttil væsken i kretsen 5, og deretter avgis i varmeutveksleren 8 en varmemengde R = Qj—QFtil en kjølevæske. I varmeutveksleren 7 overfører gjenvinnings-kretsen varmemengden Q2—QF= Qc—Q, til gassen, som derved gj enoppvarm.es og beveger seg fra tilstand B til tilstand F. En siste ytre var-metilførel (V = Qc—Q2) overfører så gassen igjen til tilstand A.

Det fremgår at varmegjenvinningen øker når CC synker, og det fremgår av diagrammet at formen på kurven Qg gjør det vanskelig i noen større grad å forminske fig. CCDD'.

Man har foreslått en forbedring ved å opp-dele kretsen 5 i flere kretser som 5 og 5', hvilket medfører knekkpunkter på linjene CD og CD' som det er vist på fig. 2 og det tilsvarende diagram 2 bis.

Det har også vært foreslått et annet system som i masimal grad utnytter en direkte utveksling mellom væskefase og gassfaser. Virke-måten fremgår av fig. 3 og det tilhørende diagram 3 bis. 7 og 9 står for direkte varmeut-vekslere. I varmeutveksleren 9 overfører gassen en varmemengde Q0—Q,, til en væskekrets 10 som i en indirekte varmeutveksler 11 avgir en varmemengde Qc—Q'ttil en annen væskekrets 12, som overfører denne varmemengde (Qe—Q\) til den gass som går fra kjøletårnet til varmetårnet, i varmeutveksleren 7, mens den annen væskekrets 10 avgir en varmemengde R' = Q',— QFi varmeutveksleren 13 til kjølevannet.

Imidlertid oppveies fordelene med varmeutveksleren 9 (et lite antall teoretiske trinn) av: 1. Nødvendigheten av en maksimal tilnær-ming mellom temperaturene ved A og C, C og E og F og K, hvilket betyr en stor overflate i varmeutveksleren 11 og et betydelig antall plater i den direkte varmeutveksler 7. 2. Av det store antall plater som er nødven-dige i varmeutveksleren 7, til tross for de forholdsregler som er gjort for å tilnærme punk-tene MB og E'F', på grunn av kurvaturen for kurven AB.<1>3. Til tross for'de foretatte forholdsregler og dimensjonering av varmeutveksleren 7, er den dampmengde som må innføres for å oppnå metning og gjenoppvarmhing av gassen, sva-rende til V, større enn V som kan oppnås ved de systemer som er skjematisk vist på fig. 2 og 4.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er således et forbedret gjenvinningssystem ved installasjoner for fremstilling av tungtvann ved isotopisk bitermisk utveksling, hvor det fore-slåtte system ikke innebærer de ovennevnte ulemper.

Systemet omfatter således: en kombinasjon av to i og for seg kjente varmegj envinnings-systemer, nemlig

a) En hjelpekrets for avkjøling av den varme gass som kommer fra varmetårnet, i en

indirekte varmeutveksler, hvor kretsen avgir den opptatte varmemengde til den kalde gass før denne går inn i varmetårnet, i en direkte varmeutveksler. ' b) En annen væskekrets for uttrekning av varme i gassen, i en direkte varmeutveksler, før

gassen løper inn i kjøletårnet, idet varmemengden ved hjelp av en mellomliggende varmeutveksler av væske-væske-type overføres til en tredje væskekrets som likeledes står i forbindelse med den direkte varmeutveksler som er plassert foran varmetårnet.

Eh slik oppsetning er vist på fig. 4 på teg-ningen og det tilhørende diagram. 4 bis.

Indirekte gass-væske-utveksling (varmeutveksler 6, krets 5) benyttes bare i høytempe-ratursonen eller der hvor varmeutveksling-koef-fisienten er høy på grunn av sterk væske-kondensasjon, og den annen avkj ølingsfase besør-ges av en væskekrets 10 som ved direkte kontakt (varmeutveksler 9) trekker ut gassens kalo-rier og overfører dem i en indirekte væske-væske-utveksler, altså en varmeutveksler med en god varmeoverførings-koeffisient, til kretsen 12, hvilken krets overfører varmemengden til gassen i den direkte varmeutveksler 7. Den første væskekrets 10 trekker ut varme i en varmeveksler 13 som fører kjølevann R. Av diagrammet på fig. 4 bis fremgår at følgende for-deler oppnås: Den indirekte varmeutveksler 6 gjør det mulig å tilnærme temperaturene på den varme side av installasjonen, og således sikre en høyere varmegjenvinning, indirekte varmeut-veksling er begrenset til den sone hvor det foregår en sterk kondensasjon, hvilket sikrer utveksleren en høy effektivitet, og hvilket på den annen side gjør det mulig å arbeide med en sterk hellingsvinkel for linjen CD', hvilket er gunstig for den direkte varmeutveksler 7. Slutt-avkjølingen av gassen besørges ved direkte kontakt, og gjenvinning av den tilsvarende varmemengde foretas i en væske-væske-varmeutveksler, hvilket er mer økonomisk enn en indirekte gass-væske-varmeutveksler.

Claims (1)

1. Varmegjenvinningssystem ved installasjoner for fremstilling av tungtvann, ved hjelp av bitermisk isotopisk utveksling mellom væske og en gass, hvor et av disse media tjener som deuteriumkilde og det annet medium som utvekslingsmedium, omfattende et kjøletårn og et varmetårn og en, lukket gass-krets mellom de to tårn, karakterisert ved kombinasjo-nen av to i og for seg kjente varmegjenvin-ningssystemer, nemlig

   a) en hjelpekrets, for avkjøling av varme gasser ut fra varmetårnet i en indirekte varmeveksler, og for overføring av denne varme til den kalde gassen før denne strømmer inn i varmetårnet, i en varmeveksler med direkte kontakt, b) en annen væskekrets som i en direkte varmeveksler trekker ut gassens varmemengde før denne går inn i kjøletårnet, idet varmemengden ved hjelp av en mellomliggende indirekte væske-væske-varmeutveksler overføres til en tredje væskekrets som likeledes står i forbindelse med den direkte varmeutveksler foran varmetårnet.