RU2279616C1 - Air cooling system for heat transfer agent - Google Patents
Air cooling system for heat transfer agent Download PDFInfo
- Publication number
- RU2279616C1 RU2279616C1 RU2004133942/06A RU2004133942A RU2279616C1 RU 2279616 C1 RU2279616 C1 RU 2279616C1 RU 2004133942/06 A RU2004133942/06 A RU 2004133942/06A RU 2004133942 A RU2004133942 A RU 2004133942A RU 2279616 C1 RU2279616 C1 RU 2279616C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzles
- air
- heat
- dispensing
- pipes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики, а именно к системам охлаждения воздухом теплоносителя, прокачиваемого через теплообменное оборудование, и может быть использовано для отвода тепла от второго контура ядерной установки.The invention relates to the field of energy, and in particular to air cooling systems of a heat carrier pumped through heat-exchange equipment, and can be used to remove heat from the secondary circuit of a nuclear installation.
Известно устройство для воздушного охлаждения теплоносителя, содержащее напорный коллектор с раздаточными патрубками, расположенный под ним собирающий коллектор с отводящими патрубками, вертикально установленные оребренные трубки, сообщенные с раздаточными и отводящими патрубками, шиберы, расположенные между напорным и собирающим коллекторами, и электровентилятор (см. Патент РФ №2075714 от 20.03.97. МКИ: F 28 D 1/04).A device is known for air cooling of a heat carrier, comprising a pressure manifold with dispensing nozzles, a collecting manifold with outlet pipes located beneath it, vertically mounted finned tubes in communication with the dispensing and outlet nozzles, gates located between the pressure and collecting manifolds, and an electric fan (see Patent RF №2075714 dated 03.20.97. MKI: F 28 D 1/04).
Недостатком этого устройства является невозможность повысить расход теплоносителя от 90 000 до 300 000 куб. м/час, необходимый для охлаждения отработанного в турбине пара, а также охлаждать теплоноситель, циркулирующий во втором контуре ядерной установки, в случае создания аварийной ситуации с появлением избыточного тепла охлаждать теплоноситель до номинала при температурных напорах 5-10°С и при температурах окружающего воздуха выше + 25°С.The disadvantage of this device is the inability to increase the flow of coolant from 90 000 to 300 000 cubic meters. m / h, necessary for cooling the steam spent in the turbine, as well as cooling the coolant circulating in the secondary circuit of the nuclear installation, in case of an emergency with the appearance of excess heat, cool the coolant to the nominal value at temperature pressures of 5-10 ° C and at ambient temperatures above + 25 ° C.
Задачей данного изобретения является обеспечение необходимого отвода отработанного тепла турбин насыщенного пара мощностью 500, 1000 и 1500 МВт с помощью воздушных теплообменников, то есть без потери циркуляционного теплоносителя в основное время работы. Дополнительной задачей данного изобретения является обеспечение отвода тепла от ядерного реактора в аварийных ситуациях, например в системах пассивного отвода тепла.The objective of this invention is to provide the necessary removal of waste heat from saturated steam turbines with a capacity of 500, 1000 and 1500 MW using air heat exchangers, that is, without loss of circulating coolant in normal operation time. An additional objective of this invention is the provision of heat removal from a nuclear reactor in emergency situations, for example in passive heat removal systems.
Данная задача достигается тем, что в известной воздушной системе охлаждения теплоносителя, содержащей напорный коллектор с раздаточными патрубками, расположенный под ним собирающий коллектор с отводящими патрубками, вертикально установленные продольно оребренные трубки, сообщенные с раздаточными и отводящими патрубками, шиберы, расположенные между напорным и собирающими коллекторами, и электровентилятор. Новым является то, что напорный и отводящий коллекторы выполнены кольцеобразными, раздаточные и отводящие патрубки закреплены на коллекторах в шахматном порядке, радиально и наклонно: раздаточные патрубки вниз, а отводящие патрубки вверх, при этом каждый патрубок выполнен составным из труб переменного диаметра, который уменьшается к центру, причем на оребренные трубки вдоль раздаточных патрубков ступенчато установлены соединенные боковыми сторонами многогранные кожухи таким образом, что под ними образована воздушная полость, выполненная в форме цилиндра с расположенным внутри конусом с вершиной, направленной вниз.This task is achieved by the fact that in the known air cooling system of a coolant containing a pressure manifold with dispensing nozzles, a collecting collector with outlet nozzles located below it, vertically mounted longitudinally finned tubes in communication with the dispensing and outlet nozzles, gates located between the pressure and collecting manifolds , and electric fan. What is new is that the pressure and discharge manifolds are ring-shaped, the dispensing and outlet nozzles are staggered to the collectors, radially and obliquely: the discharge nozzles are down, and the outlet nozzles are up, with each nozzle made up of pipes of variable diameter, which decreases to the center, moreover, on the finned tubes along the dispensing nozzles, multifaceted casings are connected stepwise connected by the sides so that an air cavity is formed under them, shaped like a cylinder with a cone located inside with a vertex pointing down.
Кроме этого, воздушная система может иметь форсунки, установленные в нижней части воздушной полости, радиально распылителями направленными вверх.In addition, the air system may have nozzles installed in the lower part of the air cavity, radially directed upwards.
Кроме этого, воздушная система может иметь компенсационные изгибы, выполненные на участках оребренных труб над кожухом и под кожухом.In addition, the air system may have compensation bends made in sections of finned tubes above the casing and under the casing.
Кроме этого электровентилятор воздушной системы может быть установлен над напорным коллектором.In addition, the electric fan of the air system can be installed above the pressure manifold.
Выполнение напорных и собирающих коллекторов кольцеобразными обеспечивает возможность раздваивать поток теплоносителя и соответственно пропускать по коллекторам теплоноситель с повышенным расходом. С точки зрения технологии процесса кольцевая система более надежна, так как осуществляется двойной подвод теплоносителя. При отключении части теплообменной поверхности расход теплоносителя через оставшиеся секции теплообменника будет увеличен.The execution of pressure and collecting collectors ring-shaped provides the ability to bifurcate the flow of coolant and accordingly pass through the collectors of the coolant with an increased flow rate. From the point of view of process technology, the ring system is more reliable, since a double supply of coolant is carried out. When a part of the heat exchange surface is disconnected, the heat carrier flow through the remaining sections of the heat exchanger will be increased.
Подсоединение раздаточных и отводящих патрубков к кольцевым коллекторам в шахматном порядке предотвращает ослабление конструкции тела кольцевого коллектора по механическим напряжениям за счет вырезов и обеспечивает более полный съем тепла с патрубков.The connection of the dispensing and outlet pipes to the annular collectors in a checkerboard pattern prevents the weakening of the design of the body of the annular collector by mechanical stresses due to cutouts and provides a more complete removal of heat from the nozzles.
Выполнение патрубков составными из труб переменного диаметра, которые уменьшаются к центру, вызвано необходимостью сохранить равными по длине патрубков скорости теплоносителя и равными перепады давлений на оребренных трубках и, следовательно, равные расходы теплоносителя через трубки, одновременно уменьшая металлоемкость конструкций.The implementation of the pipes with composite pipes of variable diameter, which are reduced to the center, is caused by the need to keep the velocity of the coolant equal along the length of the pipes and equal to the pressure drops on the finned tubes and, therefore, the equal flow of coolant through the tubes, while reducing the metal consumption of the structures.
Установка многогранных кожухов ступенчато на оребренных трубках с образованием под ними воздушной полости, выполненной в форме цилиндра с расположенным внутри конусом с вершиной, направленной вниз, уменьшает гидравлическое сопротивление воздушного потока на входе и выходе из воздушной системы.The installation of multifaceted casings stepwise on finned tubes with the formation of an air cavity under them, made in the form of a cylinder with a cone located inside with the top pointing downward, reduces the hydraulic resistance of the air flow at the inlet and outlet of the air system.
Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:
на фиг.1. показан общий вид теплообменника,in figure 1. shows a general view of the heat exchanger,
на фиг.2. показан разрез теплообменной поверхности,figure 2. shows a section of a heat exchange surface,
на фиг.3. показано сечение группы трубок теплообменника,figure 3. shows a section of a group of tubes of a heat exchanger,
на фиг.4. показан продольный разрез одной из трубок теплообменника,figure 4. shows a longitudinal section of one of the tubes of the heat exchanger,
на фиг.5. показано поперечное сечения трубки теплообменника.figure 5. shows a cross section of a heat exchanger tube.
Воздушная система охлаждения теплоносителя состоит из расположенной на основании 1 рамы 2 с закрепленным на ней воздушным коробом 3. На раму 2 оперт напорный кольцевой коллектор 4 и расположенный под ним собирающий кольцевой коллектор 5. На напорном 4 и собирающем 5 коллекторах радиально и в шахматном порядке установлены раздаточные 6 и отводящие 7 патрубки. Раздаточные 6 патрубки установлены наклонно вниз, а отводящие 7 патрубки установлены наклонно вверх. При этом раздаточные 6 и отводящие 7 патрубки выполнены составными из труб переменного диаметра, уменьшающегося к центру.The air coolant cooling system consists of a
Между раздаточным 6 и отводящим 7 патрубками установлены вертикальные трубки 8 с продольным оребрением 9, имеющие компенсационные изгибы: изгиб 10 вверху и изгиб 11 внизу, которые сообщены посредством подающих трубок 12 и отводящих трубок 13 соответственно с раздаточным 6 и отводящими 7 патрубками.Between the dispensing 6 and the
Оребренные трубки 8 заключены в многогранные кожухи 14, каждый из которых имеет число граней, равное половине числа оребрений 9 трубки 8. Оребрение 9 трубок 8 установлено с возможностью свободного скольжения вдоль внутренней поверхности кожуха 14. По высоте длина оребренных трубок 8 приблизительно равна высоте кожуха 14. Кожухи 14 ступенчато расположены на оребренных трубках 8 вдоль радиальных патрубков 6, соединены между собой боковыми сторонами таким образом, что под ними образована воздушная полость 15, выполненная в форме цилиндра с расположенным внутри конусом с вершиной, направленной вниз. Это необходимо для равномерной, радиальной и объемной скорости воздуха при подводе к оребренным трубкам 8.The
Внутри вертикально установленных оребренных трубок 8 размещены дроссели 16 с фиксирующими выступами 17. Это нужно для того, чтобы распределять теплоноситель равномерно по трубкам 8 и создавать одинаковые условия для теплообмена. Наружное оребрение 9 трубки 8 выполнено в виде продольных пластин, которые закреплены на внешней поверхности трубки 8 с возможностью свободного перемещения по отношению к внутренней поверхности многогранного кожуха 14.
Для повышения воздушной тяги в коробе 3 и эффективности воздушной системы отвода тепла от теплоносителя над напорным коллектором 4 может быть установлен воздушный вентилятор 18, состоящий из корпуса 19 вентилятора, рабочего колеса 20 и приводного электродвигателя 21. Между напорным 4 и собирающим 5 коллекторами установлены шиберы 22, а на радиальных патрубках 23, расположенных в нижней части воздушной полости 15, закреплены форсунки 24, подсоединенные к сети подачи воды.To increase the air draft in the duct 3 and the efficiency of the air system for removing heat from the coolant above the pressure collector 4, an
Воздушная система охлаждения теплоносителя работает следующим образом: горячий оборотный теплоноситель подается в напорный кольцевой коллектор 4, далее в радиальные раздаточные патрубки 6, из которых теплоноситель распределяется по подающим трубам 12 в оребренные трубки 8. Теплоноситель проходит внутри трубок 8, посредством оребрения 9 отдает тепло воздуху, проходящему внутри многогранного кожуха 14 вдоль оребрений 9 и трубок 8, при этом шибер 22 находится в положении "регулирование" или полностью открыт. Из оребренных трубок 8 теплоноситель попадает в отводящие трубки 13, соединенные с радиальным отводящим патрубком 7, через который охлажденный теплоноситель поступает в кольцевой коллектор 5, и далее, подается в конденсатор.The air coolant cooling system works as follows: the hot circulating coolant is supplied to the pressure annular manifold 4, then to the
При изменении температуры теплоносителя трубка 8 с оребрением 9 нагревается и увеличивается в размерах, при этом температура и размеры кожуха 14 остаются неизменными. За счет предусмотренного зазора между внутренней стенкой кожуха 14 и оребрением 9 они перемещаются относительно друг друга, тем самым компенсируя линейные изменения размеров в любой динамической ситуации.When the temperature of the coolant changes, the
Теплоноситель, поступив в трубку 8, встречает на своем пути цилиндрический дроссель 16, который расположен концентрично относительно трубки 8 при помощи выступов 17. В кольцевом канале трубки 8 увеличивается гидравлическое сопротивление теплоносителя и происходит его вытеснение дросселем 16, за счет этого обеспечивается равномерное распределение теплоносителя по всем параллельным трубкам 8.The coolant, having entered the
Охлаждающий воздух, пройдя через шиберы 22, омывает вертикальные отводящие 13 трубки от периферии к центру, поворачивает вверх и проходит в зазоры между оребренными трубками 8 и кожухом 14, где снимает основное тепло, выходя из оребренных трубок 8, воздух омывает подающие трубки 12 и раздаточные 6 патрубки.The cooling air, passing through the gates 22, washes the
В связи с тем, что процесс подачи воздуха на вертикальные трубки 8 происходит непрерывно с отбором воздуха из полости 15, скорость от периферии к центру сохраняется, и оребренные трубки 8 охлаждаются равномерно как на периферии, так и в центре.Due to the fact that the process of supplying air to the
В случае аварийной ситуации, когда может быть недостаточна естественная циркуляция по воздуху, включается электрический вентилятор 18 принудительной циркуляции воздуха, который увеличивает тягу еще на 100%, а при температуре воздуха окружающей среды выше расчетной включаются орошающие водой форсунки 24, расположенные в нижней части воздушной полости 15. Факел форсунок 24 направлен вверх и последовательно смачивает и омывает поверхности отводящих труб 13, оребренные трубки 8, подводящие трубки 12 и радиальные раздаточные патрубки 6. В этом случае температура охлаждаемого теплоносителя может быть ниже температуры окружающего воздуха до 15-20%, и поэтому может быть увеличена мощность воздушной охлаждаемой системы.In the event of an emergency, when natural air circulation may be insufficient, the forced
С целью избежать переохлаждения теплоносителя используются шиберы 22, при закрытии которых уменьшается расход воздуха и температура теплоносителя на выходе остается проектной. Для временного увеличения отводимой мощности можно допустить (в разрешенных пределах) переохлаждение теплоносителя.In order to avoid overcooling of the coolant, shutters 22 are used, upon closing of which the air flow is reduced and the temperature of the coolant at the outlet remains design. To temporarily increase the output power, it is possible to allow (within the permissible limits) subcooling of the coolant.
Повышение температуры окружающего воздуха выше проектной приведет к повышению температуры теплоносителя, что в свою очередь приведет к снижению вырабатываемой мощности, коэффициента полезного действия и перерасходу топлива при постоянной электрической нагрузке и к нарушению технологического режима. Для исключения нарушений технологического режима в нижней части воздушной полости 15 радиально размещены водяные форсунки 24, направленные факелом вверх, при включении водяных форсунок воздушная полость 15 под кожухами 14 насыщается водой в капельной фазе, которая с воздушным потоком последовательно омывает отводящие трубки 13, оребренные трубки 8, подводящие трубки 12 и радиальные раздаточные коллектора 6. На всех перечисленных участках вода испаряется, отводя тепловую энергию от конструкции, снижает температуру теплоносителя ниже температуры окружающего воздуха за счет разности влажности воздуха окружающей среды и у поверхности конструкционных элементов - оребренных трубок. Это явление подчиняется зависимости: чем меньше влагосодержание в окружающем воздухе, тем выше эффективность охлаждения орошением.An increase in the ambient temperature above the design temperature will lead to an increase in the temperature of the coolant, which in turn will lead to a decrease in the generated power, efficiency and excessive consumption of fuel at a constant electric load and in violation of the technological regime. In order to avoid violations of the technological regime, in the lower part of the air cavity 15 there are radially placed
Технико-экономический эффект состоит в улучшении экологии промышленного объекта, а именно предотвращается образование над ним водяных паров, уменьшается интенсивность и частота кислых дождей и туманов, санитарно-техническая зона становится более чистой. Появляется возможность строить АЭС в маловодных районах.The technical and economic effect consists in improving the ecology of the industrial facility, namely the formation of water vapor above it is prevented, the intensity and frequency of acid rains and mists are reduced, and the sanitary-technical zone is becoming cleaner. There is an opportunity to build nuclear power plants in low-water areas.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004133942/06A RU2279616C1 (en) | 2004-11-23 | 2004-11-23 | Air cooling system for heat transfer agent |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004133942/06A RU2279616C1 (en) | 2004-11-23 | 2004-11-23 | Air cooling system for heat transfer agent |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004133942A RU2004133942A (en) | 2006-05-10 |
RU2279616C1 true RU2279616C1 (en) | 2006-07-10 |
Family
ID=36656434
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004133942/06A RU2279616C1 (en) | 2004-11-23 | 2004-11-23 | Air cooling system for heat transfer agent |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2279616C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451891C2 (en) * | 2006-12-14 | 2012-05-27 | Кэтасел Корп. | Expandable module reactor |
RU2700660C1 (en) * | 2018-12-04 | 2019-09-18 | Антон Андреевич Румянцев | Combined cooling system |
RU2739070C2 (en) * | 2016-06-21 | 2020-12-21 | Эвапко, Инк. | Air condenser of industrial steam with mini tubes |
-
2004
- 2004-11-23 RU RU2004133942/06A patent/RU2279616C1/en active IP Right Revival
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451891C2 (en) * | 2006-12-14 | 2012-05-27 | Кэтасел Корп. | Expandable module reactor |
RU2739070C2 (en) * | 2016-06-21 | 2020-12-21 | Эвапко, Инк. | Air condenser of industrial steam with mini tubes |
RU2767122C2 (en) * | 2016-06-21 | 2022-03-16 | Эвапко, Инк. | Air steam condenser of industrial type with mini-tubes |
RU2700660C1 (en) * | 2018-12-04 | 2019-09-18 | Антон Андреевич Румянцев | Combined cooling system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004133942A (en) | 2006-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9383141B2 (en) | Apparatus and method for an air bypass system for a natural draft cooling tower | |
EP2429690B1 (en) | Natural draft air cooled steam condenser | |
RU2521182C2 (en) | Cooling tower arrangement and indirect dry cooling method | |
US9708978B2 (en) | Heat engine | |
CN101776401B (en) | Air-cooled steam condensing system with natural ventilation and direct water film evaporation | |
Baweja et al. | A review on performance analysis of air-cooled condenser under various atmospheric conditions | |
EP2369282B1 (en) | An apparatus and a method for a natural draft air cooled condenser cooling tower | |
RU2279616C1 (en) | Air cooling system for heat transfer agent | |
CN103261826B (en) | Gravity-flow ventilation condenser | |
US20170205112A1 (en) | Systems and methods for water generation from fin fan coolers | |
CN210952406U (en) | Natural ventilation air cooling system for generating electricity by utilizing exhaust waste heat | |
CN105021060A (en) | Natural convection cooling tower type air cooling system | |
Guan et al. | Dry cooling towers for geothermal power plants | |
CN202246548U (en) | Dry quenching preheater | |
CN215491150U (en) | Spraying device of direct air cooling system | |
CN203824368U (en) | Natural convection cooling tower-shaped air cooling system | |
RU2781598C1 (en) | Heat exchanger | |
CN204085241U (en) | The direct mixing condenser of Air-Cooling Island | |
CN112944939A (en) | Spraying device of direct air cooling system | |
CN104409122A (en) | Modularized surface indirect air cooling system applicable to nuclear power plant in region with severe water shortage | |
WO2024127057A1 (en) | Industrial cooling system to control the water temperature | |
CN201173718Y (en) | Cold slag kettle jacket heat-exchanger | |
CN103206868A (en) | Integrated device capable of guiding air and sprinkling for direct air-cooling unit | |
CN113532169A (en) | Heat pipe flue gas heat exchanger | |
RU2300653C1 (en) | Gas heat recovery method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HK4A | Changes in a published invention | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111124 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130610 |