RU2380610C1

RU2380610C1 - Heat transfer method

Info

Publication number: RU2380610C1
Application number: RU2008150125/06A
Authority: RU
Inventors: Иван Федорович Пивин (RU); Иван Федорович Пивин
Original assignee: Иван Федорович Пивин
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-01-27

Abstract

FIELD: heating systems.

SUBSTANCE: heat transfer method, mainly in vertical once-through steam generator in the area of liquid-steam boundary line consists in the fact that there formed is evaporation section along path of heated liquid by supplying heat to heat exchange tubes throughout the length of the latter; heat is supplied to heated liquid close to saturation point when throttling it through double-channel throttle installed in path of each heat exchange tube thus creating static water level in steam generator. Heat exchange tubes are provided with reducers; at that, thickening is made in each tube between reducers, and to that thickening the above throttle is put.

EFFECT: increasing heat transfer from heating liquid to heated one.

2 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в вертикальном парогенераторе модульного типа моноблочной паропроизводящей ядерной энергетической установки (ЯЭУ), работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок.The invention relates to heat transfer technology and is intended for use in a vertical steam generator of a modular type monoblock steam generating nuclear power plant (NPP) operating on a liquid metal coolant in the mode of variable loads.

Известна теплообменная труба с кольцевыми канавками на наружной поверхности и соответствующими им выступами на внутренней поверхности, имеющая цилиндрические концевые участки, причем между канавками выполнены дугообразные кольцевые впадины в форме глобоида, наименьший диаметр которого равен наружному диаметру концевых участков трубы (см. а.с. SU 1374029, F28F 1/42. Приоритет - 03.07.86. Опубл. бюллетень изобретений N 6. 15.02.1988).A heat exchange tube with annular grooves on the outer surface and corresponding protrusions on the inner surface is known, having cylindrical end sections, and arcuate annular hollows in the shape of a globoid are made between the grooves, the smallest diameter of which is equal to the outer diameter of the end sections of the pipe (see.c. SU 1374029, F28F 1/42. Priority - 07/03/86. Publ. Bulletin of inventions N 6. 02.15.1988).

Недостатком этого технического решения является сложная технология изготовления профиля внешней поверхности и, тем более, ответной внутренней поверхности трубы малого диаметра. Кроме того, глобоидные впадины, в процессе эксплуатации в условиях даже небольших перепадов температур, а это имеет место во всех теплообменниках, являются концентраторами напряжений, что приводит к возникновению межкристаллитных трещин и последующему разрушению. Труба с таким профилем приводит к ухудшению процесса теплообмена между греющей и нагреваемой жидкостями из-за возникновения за счет глобоидных впадин "тепловой рубашки", которая увеличивает толщину "стенки" трубы при движении теплообменивающихся жидкостей, как правило но и не только, по противоточной схеме.The disadvantage of this technical solution is the complex manufacturing technology of the profile of the outer surface and, especially, the reciprocal inner surface of the pipe of small diameter. In addition, globoid depressions, during operation under even small temperature differences, and this takes place in all heat exchangers, are stress concentrators, which leads to the appearance of intergranular cracks and subsequent fracture. A pipe with such a profile leads to a deterioration in the heat exchange process between the heating and heated fluids due to the appearance of a “heat jacket” due to globoid depressions, which increases the thickness of the “wall” of the pipe during the movement of heat-exchanging fluids, as a rule, but not only in a countercurrent pattern.

Известен вертикальный парогенератор, содержащий заполненный нагреваемой средой корпус с нижним экономайзерным и верхним испарительным пучками теплообменных труб, включенных в циркуляционный контур греющего теплоносителя, установленную в корпусе центральную опускную трубу, подключенную к полости корпуса в зонах, лежащих соответственно ниже и выше экономайзерного пучка, и питательный трубопровод, образующий с центральной трубой струйный насос, при этом снаружи питательного трубопровода с зазором относительно него установлен дополнительный питательный трубопровод, образующий со средней частью опускной трубы дополнительный струйный насос, причем верхний конец опускной трубы подключен к полости корпуса ниже испарительного пучка, а оба питательных трубопровода снабжены регуляторами расхода, причем он снабжен системой подготовки питательной воды и трубопроводом продувки с выходным и входным участками, последний из которых выполнен в виде змеевика, расположенного в зазоре между питательными трубопроводами, и подключен к тракту нагреваемой среды между экономайзерным участком и первым по ходу нагреваемой среды струйным насосом, а выходной участок трубопровода продувки расположен за пределами корпуса, снабжен регулятором расхода и соединен с системой подготовки питательной воды (см. а.с. SU 1002718, F22B 29/12. Приоритет - 26.12.80. Опубл. бюллетень изобретений N 9. 07.03.1983).A vertical steam generator is known, comprising a housing filled with a heated medium with a lower economizer and upper evaporation bundles of heat transfer tubes included in the circulation circuit of the heating coolant, a central lowering pipe installed in the housing, connected to the cavity of the housing in zones lying respectively below and above the economizer beam, and a nutrient a pipe forming a jet pump with a central pipe, and additionally installed outside the feed pipe with a gap relative to it the supply pipe forming an additional jet pump with the middle part of the downpipe, the upper end of the downpipe being connected to the body cavity below the evaporation beam, and both supply pipelines are equipped with flow controllers, and it is equipped with a feed water preparation system and a purge pipe with outlet and inlet sections , the last of which is made in the form of a coil located in the gap between the feed pipelines, and is connected to the path of the heated medium between the economizer section and the first jet pump along the heated medium, and the outlet section of the purge pipe is located outside the casing, equipped with a flow regulator and connected to the feed water preparation system (see A.S. SU 1002718, F22B 29/12. Priority is 12/26/80. Publ. Bulletin of inventions N 9. 03.03.1983).

Недостатком этого технического решения является невысокая эксплуатационная надежность, связанная с тем, что на линии раздела жидкость-пар стенка трубы испытывает очень большой перепад температур и, как следствие, в реальных условиях теплообмена приведет к разрушению всего пучка теплообменных труб, в то время как на других участках теплообменной трубы организован относительно невысокий процесс теплообмена.The disadvantage of this technical solution is the low operational reliability due to the fact that the pipe wall experiences a very large temperature difference on the liquid-vapor interface and, as a result, under real conditions of heat transfer, it will destroy the entire bundle of heat transfer pipes, while on others In the areas of the heat exchange pipe, a relatively low heat exchange process is organized.

Известен способ передачи тепла, преимущественно в вертикальном прямоточном парогенераторе в районе линии раздела "жидкость-пар", заключающийся в том, что формируют испарительный участок по тракту нагреваемой жидкости и подводят тепло на длине последнего, подвод тепла к нагреваемой жидкости, близкой к температуре насыщения, осуществляют при дросселировании пропусканием ее через двухканальный дроссель, установленный в тракте каждой трубы с созданием статического уровня воды в парогенераторе (см. полезную модель RU 55452 U1, F22B 37/74, опубл. 10.08.2006).A known method of heat transfer, mainly in a vertical once-through steam generator in the area of the "liquid-steam" line, which consists in the fact that they form an evaporation section along the path of the heated fluid and bring heat along the length of the latter, heat supply to the heated fluid close to the saturation temperature, when throttling is carried out by passing it through a two-channel throttle installed in the path of each pipe with the creation of a static water level in the steam generator (see utility model RU 55452 U1, F22B 37/74, publ. 10.08.20 06).

Недостатком этого технического решения является низкая эксплуатационная надежность.The disadvantage of this technical solution is the low operational reliability.

Задачей заявленного изобретения является улучшение эксплуатационной надежности форсированного теплообмена за счет применения дросселирования и организации движения теплообменивающихся жидкостей при высоких удельных теплонапряжениях.The objective of the claimed invention is to improve the operational reliability of forced heat transfer through the use of throttling and organization of movement of heat-exchanging fluids at high specific heat voltages.

Задача заявленного изобретения решается тем, что способ передачи тепла, преимущественно в вертикальном прямоточном парогенераторе в районе линии раздела "жидкость-пар", заключается в том, что формируют испарительный участок по тракту нагреваемой жидкости путем подвода тепла к теплообменным трубам на длине последнего, осуществляют подвод тепла к нагреваемой жидкости, близкой к температуре насыщения, при дросселировании ее через двухканальный дроссель, установленный в тракте каждой теплообменной трубы с созданием статического уровня нагреваемой жидкости в парогенераторе, при этом теплообменные трубы выполняют с переходниками, причем в каждой трубе между переходниками выполняют утолщение, в которое помещают упомянутый дроссель.The objective of the claimed invention is solved in that the method of heat transfer, mainly in a vertical straight-through steam generator in the area of the liquid-steam interface, is to form an evaporation section along the path of the heated liquid by supplying heat to the heat exchange pipes along the length of the latter, and supplying heat to a heated fluid close to the saturation temperature when throttling it through a two-channel choke installed in the path of each heat transfer pipe with the creation of a static level heated liquid in the steam generator, while the heat transfer pipes are performed with adapters, and in each pipe between the adapters perform a thickening in which the aforementioned choke is placed.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где:The essence of the invention is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 - продольный разрез парогенератора;figure 1 is a longitudinal section of a steam generator;

на фиг.2 - разрез теплообменных труб на высоте раздела жидкость-пар.figure 2 is a section of heat transfer pipes at the height of the liquid-vapor section.

Способ передачи тепла реализуется в парогенераторе, содержащем корпус 0 с теплообменными трубами 1, закрепленными в трубных досках 2 и 3, дистанционируемыми на экономайзерном и пароперегревательном участках с помощью насадки в виде системы установленных дисков 4 с отверстиями под теплообменные трубы 1. На участке линии раздела жидкость-пар (в конце экономайзерного участка) выполнена с жестким креплением на корпус 0 парогенератора трубная доска 5, через которую пропущены теплообменные трубы 1, причем последние имеют переходники 6 и 7, соединенные с трубной доской 5 с возможностью смены поверхности нагрева теплообменивающихся жидкостей. Каждая теплообменная труба 1 между переходников 6 и 7 имеет утолщение 8, в которое помещен двухканальный дроссель 9, имеющий возможность создавать большой перепад давления на единицу длины.The method of heat transfer is implemented in a steam generator containing a housing 0 with heat exchange tubes 1 fixed in tube boards 2 and 3, spaced apart on the economizer and superheater sections using a nozzle in the form of a system of installed disks 4 with holes for heat exchange pipes 1. At the liquid interface section -pair (at the end of the economizer section) is made with a rigid mounting on the housing 0 of the steam generator pipe board 5, through which heat-exchange pipes 1 are passed, the latter having adapters 6 and 7, connected nye with tubesheet 5 with the ability to change surface heating teploobmenivayuschihsya liquids. Each heat exchange tube 1 between the adapters 6 and 7 has a bulge 8, in which a two-channel choke 9 is placed, which is able to create a large pressure drop per unit length.

Способ передачи тепла осуществляется следующим образом.The method of heat transfer is as follows.

Жидкометаллический теплоноситель поступает в полость корпуса 0, на всей длине которых обеспечивается форсированный теплосъем нагреваемой жидкостью, поступающей в соответствии с режимом эксплуатации парогенератора. Способ передачи тепла, заключающийся в том, что по противоточной схеме теплообменивающихся жидкостей формируют испарительный участок по тракту нагреваемой жидкости путем увеличения протяженности этого участка и форсированного подвода тепла на длине последнего, при соответствующем соотношении геометрических размеров для жидкометаллического теплоносителя и нагреваемой жидкостей, и за счет дросселя 9 осуществляют дросселирование нагреваемой жидкости, близкой к температуре насыщения, поэтому при выходе из переходника 7 оказывается в состоянии сухого насыщенного пара, то есть по агрегатному состоянию находится в начале пространства перегретого пара. Этот способ передачи тепла позволяет линию насыщения сделать жестко-устойчивой и, как следствие, исключить возникновение термоциклических напряжений на этом участке протяженности теплообменных труб 1.The liquid metal coolant enters the cavity of the housing 0, the entire length of which is provided by the forced heat removal of the heated fluid coming in accordance with the operating mode of the steam generator. The method of heat transfer, which consists in the fact that, according to the counter-current scheme of heat-exchanging liquids, an evaporation section is formed along the path of the heated liquid by increasing the length of this section and forced heat supply along the length of the latter, with an appropriate ratio of geometric dimensions for the liquid metal coolant and the heated liquids, and due to the throttle 9 carry out the throttling of the heated fluid close to the saturation temperature, therefore, when exiting the adapter 7, it turns into TATUS dry saturated steam, that is, the state of aggregation is at the beginning of the space of the superheated steam. This method of heat transfer allows the saturation line to be made rigidly stable and, as a result, to eliminate the occurrence of thermal cyclic stresses in this section of the length of the heat exchange tubes 1.

Применение предлагаемого способа передачи тепла обеспечит эксплуатационную надежность процесса теплообмена за счет дросселирования и, как следствие, исключит возникновение термоциклических напряжений при фазовом переходе жидкость-пар, способных привести к разрушению стенок теплообменных труб; дает возможность использовать для форсированного теплообмена в модульном парогенераторе с максимально компактным трубным пучком паропроизводящей корабельной ЯЭУ с интегральной компоновкой, работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок, отвечающим требованиям технологичности, монтажа, надежности при высоких удельных теплонапряжениях занимаемого объема.The application of the proposed method of heat transfer will ensure the operational reliability of the heat transfer process due to throttling and, as a result, will eliminate the occurrence of thermocyclic stresses during the liquid-vapor phase transition, which can lead to the destruction of the walls of heat transfer pipes; makes it possible to use for forced heat transfer in a modular steam generator with the most compact tube bundle a steam generating ship nuclear power plant with an integrated layout operating on a liquid metal coolant in variable load mode that meets the requirements of manufacturability, installation, reliability at high specific heat voltages of the occupied volume.

Claims

The method of heat transfer mainly in a vertical once-through steam generator in the area of the liquid-steam interface, which consists in forming an evaporation section along the path of the heated fluid by supplying heat to the heat exchange tubes along the length of the latter, heat is supplied to the heated fluid close to the temperature saturation, when throttling it through a two-channel throttle installed in the path of each heat transfer pipe with the creation of a static level of the heated liquid in the steam generator, distinguishing ysya in that the heat exchanger tubes operate with adapters, with each pipe between the adapters operate the thickening, which is placed in said reactor.