PT83193B

PT83193B - Tubo de aquecimento controlado por pressao

Info

Publication number: PT83193B
Application number: PT83193A
Authority: PT
Original assignee: Euratom
Priority date: 1985-08-19
Filing date: 1986-08-13
Publication date: 1992-10-30
Also published as: CA1267406A; PT83193A; DK160963B; JPH0686991B2; EP0212473B1; DK160963C; LU86046A1; DK385886A; US4674562A; IE57284B1; EP0212473A3; IE862076L; JPS6298191A; DK385886D0; EP0212473A2; DE3663587D1

Description

presente Invento refere-se a um tubo <3e aquecimento con. trolado por pressão compreendendo um recipiente fechado conten do um meio transportador de calor, com uma fonte de calor, no qual o melo transportador de calor vaporiza e uma drenagem de calor constltuídq por uma zona de arrefecimento, pretendendo-se que um gás inerte não condensável seja introduzido no recipiente, sob pressão controlável, na extremidade superior da zona de arrefec iment o.

Os tubos de aquecimento controlado ror pressão são conheci dos, por exemplo, a partir da publicação/periódica Wãr^e - nnd Stoffubertragung, Vol. 19, 1985, páginas 67 a 71. A temperatu ra desses tubos de aquecimento é influenciada pela dimensão de uma coluna de gás inerte na zona de arrefecimento. Se a temperatura da fornalha de aquecimento tiver de ser elevada, a pressão do gás inerte é aumentada, pelo que a superfície de arrefecimento que pode ser atingida pelo meio transportador é reduzida .

Verificou-se, especialmente em relação a baixas pressões de funcionamento, que se desenvolve uma zona de nebulização na zona de arrefecimento na interface existente entre o meio trans. portador de calor vaporizado e o gás inerte e que as gotículas de vapor se podem deslocar para longe no interior da área da co lupa de gás inerte. Pode, então acontecer que o vapor nãn só condense na parede substancialmente mais arrefecida na área da coluna de gás Inerte, mas até se deposite na forma de material sólido. Este efeito ó ainda aumentado pela convexão natural do gás inerte que sobe na área axial da zona de arrefecimento e tom ba de novo na área da parede mais arrefecida.

Este risco está, particularmente, presente durante uma tran. sição controlada do tubo de aquecimento para uma temperatura inferior devido ao facto de, nessa altura, uma parte do gás inerte ser retirada.

É objecto do presente invento melhorar um tubo de aquecimen. to do tipo anteriormente descrito de tal modo que nunca mais

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possam verificar-se depósitos de materiais sólidos pa zona de arrefecimento, mesmo em casos em que a pressão de gás inerte é rapidamente alterada por razões de controlo.

De acordo com o presente invento, este objecto é atingido devido ao facto de um corpo de deslocação termicamente condutor se prolongar para baixo a partir da parte superior da zona de arrefecimento, ao longo da sua área central e ao facto deste corpo de deslocação estar munido, pelo menos na sua parte superior, de chapas deflectoras que dividem o espaço existente entre a parede arrefecida e o corpo de deslocação numa pluralidade de volumes interligados. De preferência, estas chapas deflectoras são nervuras helicoidais.

A função das nervuras helicoidais consiste, por um lado, em alongar o percurso das gotículas condensadas na sua subida de modo a que estas nunca mais alcancem a área mais fria da parede de arrefecimento e, por outro lado, em impedir o fluxo de convexão do gás inerte na área axial da zona de arrefecimento.

corpo de deslocação contribui para a solução do problema atacado pelo presente invento na medida p” que, por um lado, ocupa a área axial da zona de arrefecimento e, deste modo, deflecte, num momento precoce, as gotículas condensadas na direcção da parede arrefecida e, por outro lado, mantém a área da zo na de arrefecimento acima da zona de vapor a uma temperatura elevada, à qual a deposição de sólidos não é possível.

De preferência, as nervuras helicoidais têm uma inclinação para fora semelhante à de um telhado de modo a que o material condensado possa ser escoado por gravidade em direcção à parede da chaminé.

Não é necessário, sendo contudo útil por razões de fabrico, que as nervuras helicoidais tenham a forma de um parafuso de ros ca única. Seria também possível, por exemplo, interromper a estrutura de nervura e formarem-se, pelo menos, dois parafusos sucessivos de rosca única, podendo um deles possuir uma hélice direita e o outro uma hélice esquerda ou podendo um deles possuir uma rosca de parafuso maio¹ que a do outro.

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-40 presente invento irá ser agora descrito em pormenor em relação a uma forma de realização preferida e fazendo-se referencia aos desenhos.

Fig -· 1 apresenta uma vista em corte de uma fornalha de tubo de aquecimento munida de um tubo de aquecimento controlado por pressão de acordo com o presente invento.

Fig5. 2 apresenta, numa escala maior, um pormenor da Figura 1.

A fornalha de calor apresentada na Figura 1 consiste num tubo de aquecimento 1 horizontal de oarede dupla que envolve co. axialmente um canal 2 de fornalha. Na área entra as duas paredes do tubo de aquecimento 1 encontra-se um meio transportador de calor, por exemplo, água, césio ou sódio que vaporiza numa fonte de calor 3 e condensa numa drenagem de calor 4. A fonte de calor consiste, por exemplo, num aquecimento por resistência que é introduzido num isolamento 5 que envolve o tubo de aqueci mento 1 e que aquece o tubo de aquecimento a partir do exteriorA drenagem de calor 4 é formada por uma chaminé que está ligada ao tubo de aquecimento e que forma uma saliência na na·” te superior do isolamento 5· A parede exterior da chaminé é arrefecida na sua área superior, por exemplo, por meio de um discositivo de arrefecimento de água 6. Hma conduta de gás inerte 14, por exemplo, uma conduta de hélio, por meio da qual se pode introduzir uma coluna de gás inerte 8 na área superior da chaminé, termina na cobertura 7 da chaminé. Fediante uma selecção apropriada da pressão de hélio, a camada de interface 9 entre o meio transportador de calor vaporizado no tubo de aquecimento 1 e a coluna de gás inerte pode ser deslocada na vertical de modo a que uma area mais ou menos grande da parede arrefecida se possa tornar eficaz como drenagem de calor em relação ao meio transportador de calor. 0 hélio é introduzido por meio de um circuito de controlo (não representado) que controla a temperatura den. tro da fornalha 2 próxima da temperatura nominal.

A Figura 2 apresenta, numa escala maior, a extremidade sup£ rior da chaminé '4 com o dispositivo de arrefecimento da água 6

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β a camada de interface 9 existente entre a coluna de más iner. te 8 e o vapor do meio transportador de calor. W corpo de deslocação 11 penetra axialmente nesta chaminé desde a parte de cima e através de uma cobertura 7, sendo este corpo de deslocação constituído por um metal condutor de calor. 0 corpo de des. locação prolonga-se abaixo do nível mínimo da camada de interfa. ce 9 de modo a que a sua ponta esteja sempre imersa no meio transportador de calor vaporizado. A metade superior deste cor po de deslocação está munida de nervuras helicoidais 12 que qua se tocam a parede da chaminé que está munida de sulcos capilares 13 inserto da chaminé de acordo com o presente invento deflecte as gotículaa para os lados e reduz o efeito de convexão, na medida em que as partículas de vapor são rapidamente desviadas da área axial para o exterior na direcção da parede arrefecida da chaminé- Ao mesmo tempo, o corpo de deslocação 11, cuja extremidade inferior se encontra imersa no vapor quente do meio transportador de calor, mantém as nervuras helicoidais a uma temperatura elevada em relação à parede, de modo a que não haja risco de deposições de materiais sólidos, que poderiam tor nar a fornalha inutilizável. Estas influências do inserto da chaminé de acordo com o presente invento promovem, assim, a estabilidade sob condições normais.

Quando as condições de funcionamento forem deliberadamente alteradas, em particular quando se diminuir a temperatura da fornalha reduzindo-se a coluna de gás inerte, o risco das gotículas condensadas penetrarem nas áreas superiores da chaminé é também reduzido, pelo que, sem o inserto de acordo com o presen. te invento, neste caso, as gotículas condensadas podem mesmo pe. netrar na conduta de hélio 14.

Finalmente, o inserto da chaminé de acordo com o presente invento proporciona vantagens no que respeita à segurança em ca so de acidente, quando a conduta de hélio é atingida por ruptura. Neste caso, o fluxo de vapor que sobe tem de passar por t_o dos os circuitos helicoidais antes de se poder escoar através da conduta de hélio atingida pela ruptura. Assim, o inserto

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-6funciona como um retentor de condensação e evita a fuga do meio transportador de calor.

presente invento não se limita à forma de realização des. crita em pormenor. Assim, o tubo de aquecimento pode ter uma forma diferente da do tubo coaxial de parede dupla» Não é necessário que o tubo de aquecimento se encontre na horizontal, podendo estar também inclinado ou estar na vertical. Conquanto, para que o tubo de aquecimento esteja instalado na horizontal, seja Importante que todas as paredes interiores estejam providas de estruturas capilares, para que todas as paredes sejam constantemente molhadas pelo meio líquido transportador de calor, numa instalação vertical, o processo de molhagem poderia ser efectuado sem as estruturas capilares, apenas por meio de gravidade. A chaminé poderia também ser montada no tubo de aquecimento numa posição inclinada, desde que estivesse colocada acima do tubo de aquecimento.

As nervuras helicoidais podem ser substituídas por elementos de formato diferente, por exemplo, por instrumentos de deflexão com a forma de pagode, que funcionam como um obstáculo ao fluxo de vapor e que dividem também a zona anular entre o corpo de deslocação e a parede arrefecida numa pluralidade de volumes parciais interligados.

Com base nas perdas de pressão admissíveis ao longo da zona de arrefecimento, o parafuso helicoidal pode ter a forma de um parafuso com diversas roscas que podem ter um passo maior que o de um parafuso de rosca única, sem que os volumes parciais sejam aumentados.

Claims

15. - Tubo de aquecimento controlado por pressão constituí do por um recipiente fechado contendo um meio transportador de calor, com uma fonte de calor na qual o meio transportador de calor vaporiza e uma drenagem de calor na forma de uma zona de arrefecimento, pretendendo-se que um gás inerte não condensável seja introduzido, sob pressão controlável, no recipiente, na ex tremidade superior da zona de arrefecimento, caracterizado pelo facto de compreender um corpo de deslocação termicamente condutor (11) que se prolonga para baixo a partir da extremidade superior da zona de arrefecimento, ao longo da área central da re. ferida zona e pelo facto de este corpo de deslocação estar muni do, pelo menos na sua parte superior, de chapas deflectoras (12) que dividem o espaço existente entre o corpo de deslocação e a parede arrefecida desta zona numa pluralidade de volumes interligados .

2 5. - Tubo de aquecimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto das chapas deflectoras possuírem a for ma de nervuras helicoidais (12) que se prolongam até à proximidade da parede arrefecida.

3^?. - Tubo de arrefecimento de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo facto das nervuras helicoidais (12) terem uma inclinação para forasemelhante à de um. telhado.