RU2534337C1 - Field pipe - Google Patents
Field pipe Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534337C1 RU2534337C1 RU2013143713/06A RU2013143713A RU2534337C1 RU 2534337 C1 RU2534337 C1 RU 2534337C1 RU 2013143713/06 A RU2013143713/06 A RU 2013143713/06A RU 2013143713 A RU2013143713 A RU 2013143713A RU 2534337 C1 RU2534337 C1 RU 2534337C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- field
- gap
- heat
- lowering
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к машиностроению, а именно к трубам Фильда для высокотемпературных трубчатых теплообменных аппаратов, например для прямоточных парогенераторов ядерных энергетических установок с нагревающим жидкометаллическим теплоносителем (например, сплав свинца с висмутом).The invention relates to mechanical engineering, namely to Field pipes for high-temperature tubular heat exchangers, for example, for direct-flow steam generators of nuclear power plants with a heating liquid metal coolant (for example, an alloy of lead with bismuth).
Уровень техникиState of the art
Известна труба Фильда (патент JP 58184498, опубликован 27.10.1983), содержащая внутреннюю трубу с навитой на нее проволокой и наружную трубу, охватывающую внутреннею трубу. Проволока обеспечивает, в частности, интенсификацию теплообменных процессов в потоке теплоносителя, протекающего в трубе Фильда. Однако эта конструкция неэффективна при использовании в прямоточном парогенераторе, в частности, из-за нежелательного паразитного теплообмена между теплоносителем в канале внутренней трубы (например, нисходящим потоком питательной воды) и теплоносителем в канале (например, восходящим потоком перегретого пара), образованным внешней поверхностью внутренней трубы и внутренней поверхностью внешней трубы. Это паразитный теплообмен уменьшает температуру перегретого пара на выходе кольцевого канала, что, в конечном счете, приводит к снижению технико-экономических показателей ядерной энергетической установки, использующей парогенератор.Known Field pipe (patent JP 58184498, published 10.27.1983), containing an inner pipe with a wire wound on it and an outer pipe covering the inner pipe. The wire provides, in particular, the intensification of heat transfer processes in the flow of coolant flowing in the Field pipe. However, this design is ineffective when used in a once-through steam generator, in particular, due to undesirable spurious heat exchange between the coolant in the channel of the inner pipe (for example, the downward flow of feed water) and the coolant in the channel (for example, the upward flow of superheated steam) formed by the outer surface of the inner pipe and the inner surface of the outer pipe. This parasitic heat transfer reduces the temperature of superheated steam at the output of the annular channel, which, ultimately, leads to a decrease in the technical and economic indicators of a nuclear power plant using a steam generator.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является труба Фильда (Патент RU №50290, опубликован 27.12.2005) прямоточного парогенератора ядерной установки, содержащая опускную трубу, промежуточную трубу, установленную на ней с зазором, наружную трубу с внешней поверхностью, омываемой потоком нагревающего (внешнего) теплоносителя. Недостатком данной конструкции является, в частности, недостаточно высокая интенсивность теплоотдачи между внутренней поверхностью наружной трубы и соприкасающимся с ней потоком внутреннего теплоносителя. Это снижает эффективность образования перегретого пара в случае использования указанной трубы Фильда в прямоточном парогенераторе, что ведет к снижению технико-экономических показателей ядерной энергетической установки, использующей парогенератор. The closest analogue of the invention is the Field pipe (Patent RU No. 50290, published December 27, 2005) of a direct-flow steam generator of a nuclear installation, comprising a dip pipe, an intermediate pipe mounted on it with a gap, an external pipe with an external surface, washed by the flow of the heating (external) coolant . The disadvantage of this design is, in particular, the insufficiently high intensity of heat transfer between the inner surface of the outer pipe and the flow of internal coolant in contact with it. This reduces the efficiency of the formation of superheated steam in the case of using the indicated Field pipe in a once-through steam generator, which leads to a decrease in the technical and economic indicators of a nuclear power plant using a steam generator.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении технико-экономических показателей ядерной энергетической установки, использующей прямоточный парогенератор с трубами Фильда. В частности, она состоит в увеличении температуры перегретого пара, вырабатываемого парогенератором.The problem to which the invention is directed, is to increase the technical and economic indicators of a nuclear power plant using a once-through steam generator with Field pipes. In particular, it consists in increasing the temperature of the superheated steam produced by the steam generator.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков, а именно: повышение коэффициента теплоотдачи между внутренней поверхностью наружной трубы (нагретой внешним теплоносителем) и соприкасающимся с ней потоком внутреннего теплоносителя, а также уменьшение паразитного теплообмена между теплоносителем в канале внутренней трубы (например, нисходящим потоком питательной воды) и теплоносителем в канале (например, восходящим потоком перегретого пара), образованным внешней поверхностью внутренней трубы и внутренней поверхностью внешней трубы.The technical result of the invention is to eliminate the above disadvantages, namely: increasing the heat transfer coefficient between the inner surface of the outer pipe (heated by an external coolant) and the flow of internal coolant in contact with it, as well as the reduction of parasitic heat transfer between the coolant in the channel of the inner pipe (for example, a downward flow of nutrient water) and a coolant in the channel (for example, an upward flow of superheated steam) formed by the external surface inside pipe and the inner surface of the outer pipe.
На указанные технические результаты оказывают влияние следующие существенные признаки трубы Фильда.These technical results are influenced by the following essential features of the Field pipe.
Труба Фильда прямоточного парогенератора содержит опускную трубу, промежуточную трубу, установленную с зазором на опускной трубе, и наружную трубу с внешней поверхностью, омываемой потоком нагревающего теплоносителя, причем зазор содержит теплоизоляционный материал, в нижней торцевой части зазора размещен герметизирующий элемент, на внешней поверхности промежуточной трубы расположен спиральный элемент, выполненный с возможностью интенсификации теплообменных процессов между нагревающим теплоносителем и внутренним теплоносителем в трубе Фильда.The Field pipe of the direct-flow steam generator contains a down pipe, an intermediate pipe installed with a gap on the down pipe, and an outer pipe with an outer surface washed by the flow of heating medium, the gap contains heat-insulating material, a sealing element is placed in the lower end of the gap, on the outer surface of the intermediate pipe located spiral element, made with the possibility of intensification of heat transfer processes between the heating coolant and the internal coolant in the Field’s pipe.
Труба Фильда может содержать в верхней торцевой части зазора дополнительный герметизирующий элемент. Теплоизоляционный материал может быть выбран из группы или смеси материалов, включающих пар и воду. Теплоизоляционный материал может быть газом. На промежуточной трубе могут быть сформированы поперечные гофры, выполненные с возможностями компенсации разности температурных удлинений опускной и промежуточной труб и дистанционирования промежуточной трубы. Глубина гофр на промежуточной трубе может быть меньше ширины зазора, а внутренняя труба содержать дистанционирующий элемент. Дистанционирующий элемент может представлять собой продольные ребра, соприкасающиеся с вышеуказанными гофрами, или проволоку, закрепленную на торцах опускной трубы. Спиральный элемент может быть выполнен в виде спирально навитого проволочного элемента с диаметром, равным или меньше ширины зазора между внешней и промежуточной трубами, и шагом навивки h=(0,5÷50)D, где D - наружный диаметр промежуточной трубы.The Field pipe may contain an additional sealing element in the upper end portion of the gap. The heat-insulating material may be selected from a group or mixture of materials including steam and water. The thermal insulation material may be gas. On the intermediate pipe transverse corrugations can be formed, made with the ability to compensate for the difference in temperature elongations of the lowering and intermediate pipes and spacing the intermediate pipe. The depth of the corrugations on the intermediate pipe may be less than the gap width, and the inner pipe may contain a spacer element. The spacer element may be longitudinal ribs in contact with the above corrugations, or a wire fixed to the ends of the lowering pipe. The spiral element can be made in the form of a spiral wound wire element with a diameter equal to or less than the gap width between the outer and intermediate pipes, and a winding pitch h = (0.5 ÷ 50) D, where D is the outer diameter of the intermediate pipe.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На Фиг.1 показан вариант конструкции трубы Фильда с дополнительным герметизирующим элементом в верхней торцевой части зазора и гофрированной промежуточной трубой.Figure 1 shows a design variant of the Field pipe with an additional sealing element in the upper end part of the gap and a corrugated intermediate pipe.
На Фиг.2 показан поперечный разрез трубы Фильда для варианта трубы Фильда по Фиг.1.Figure 2 shows a cross section of the Field pipe for a variant of the Field pipe of Figure 1.
На Фиг.3 показан вариант конструкции трубы Фильда с дистанционирующим элементом в виде проволки, закрепленной на торцах опускной трубы.Figure 3 shows a design variant of the Field pipe with a spacer element in the form of a wire mounted on the ends of the lowering pipe.
На Фиг.4 показан поперечный разрез трубы Фильда для варианта трубы Фильда по Фиг.3.Figure 4 shows a cross section of the Field pipe for a variant of the Field pipe of Figure 3.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
В предлагаемом изобретении устройство - труба Фильда является основным узлом парогенератора, производящего перегретый пар. В состав трубы Фильда входят наружная труба 2, омываемая потоком нагревающего теплоносителя, промежуточная труба 3, установленная с зазором 6 на опускной трубе 4. Зазор 6 содержит теплоизоляционный материал и, соответственно, является теплоизолирующим зазором. Герметизирующий элемент 1 размещен в нижней торцевой части зазора 6 между опускной 4 и промежуточной трубами 3. Дополнительный герметизирующий элемент размещают в верхней торцевой части зазора 6 между наружной 2 и промежуточной 3 трубами. Спиральный элемент 5 размещен на внешней поверхности промежуточной трубы 3. Дистанционирующий элемент 7 закреплен на торцах опускной трубы 3. Трубные доски парогенератора 8 образуют канал для перегретого пара, выходящего из трубы Фильда.In the present invention, the device - Field's pipe is the main unit of the steam generator that produces superheated steam. The composition of the Field pipe includes an
Выполнение промежуточной трубы 3 с поперечными гофрами с заданными расчетными или эмпирически заданными размерами (глубиной) обеспечивает компенсацию разности температурных удлинений опускной 4 и промежуточной труб 3. Кроме того, такие гофры обеспечивает дистанционирование промежуточной трубы по отношению к опускной трубе. Спиральный элемент 5 выполнен в виде спирально навитого проволочного элемента с диаметром, равным или меньше ширины зазора между внешней и промежуточной трубами, и шагом навивки h=(0,5÷50)D, где D - наружный диаметр промежуточной трубы. Шаг навивки выбирается из заданного диапазона и выбран экспериментальным путем подбора оптимальных условий теплообмена.The implementation of the
Устройство функционирует следующим образом (см. Фиг 1, 3). Внутренний теплоноситель (питательная вода на входе опускной трубы 4) опускается вниз по опускной трубе теплообменной трубы Фильда прямоточного парогенератора. Далее поток внутреннего теплоносителя поворачивает у закрытого конца наружной трубы 2 на 180° и по зазору между промежуточной трубой и внутренней поверхностью наружной трубы 2 поднимается вверх. При подъеме вверх внутренний теплоноситель нагревается из-за передачи ему тепла со стороны нагревающего (внешнего) теплоносителя через стенки наружной трубы.The device operates as follows (see Fig 1, 3). The internal heat carrier (feed water at the inlet of the downpipe 4) descends down the downpipe of the Heat exchange pipe of the Field direct-flow steam generator. Next, the flow of the internal coolant turns 180 ° at the closed end of the
При движении вверх внутренний теплоноситель нагревается с превращением в пароводяную смесь, переходящую в перегретый пар, в результате теплопередачи, от нагревающего теплоносителя. В нижней зоне подъема (по зазору между промежуточной трубой и внутренней поверхностью наружной трубы 2) теплоноситель представляет собой жидкость с частицами пара внутри. Далее при подъеме теплоноситель представляет собой пар с каплями воды (средняя зона). И наконец, в верхней зоне подъема образуется перегретый пар (пар, не содержащий капель воды), поступающий в канал с трубными досками 8.When moving upward, the internal coolant is heated to turn into a steam-water mixture, which turns into superheated steam, as a result of heat transfer, from the heating coolant. In the lower lifting zone (by the gap between the intermediate pipe and the inner surface of the outer pipe 2), the coolant is a liquid with vapor particles inside. Further, when lifting, the coolant is steam with drops of water (middle zone). And finally, in the upper zone of the rise forms superheated steam (steam that does not contain water droplets) entering the channel with
При взаимодействии со спиральным элементом 5 поток внутреннего теплоносителя закручивается, его скорость увеличивается, соответственно растет коэффициент теплоотдачи (от стенки наружной трубы 2 к внутреннему теплоносителю) и происходит интенсификация тепловых процессов, обеспечивающих формирование перегретого пара. Такой эффект действует в нижней и верхних зонах подъема. В средней зоне интенсификация теплообмена происходит за счет действия центробежной силы (возникающей при закручивании капель воды в паре из-за взаимодействия их со спиральным элементом) на капли воды в потоке пара, которая также ведет к увеличению коэффициента теплоотдачи.When interacting with the
Наличие теплоизолированного зазора 6 препятствует нежелательному радиальному теплообмену между проходящей вниз по опускной трубе 4 питательной воды и формирующейся пароводяной смесью, поднимающейся по зазору между наружной и промежуточной трубами. Это, в конечном счете, также ведет к более эффективному формированию пара.The presence of a heat-insulated
Предложенная конструкция трубы Фильда может быть изготовлена промышленным способом и использована в высокотемпературных трубчатых теплообменных аппаратах типа прямоточных парогенераторов.The proposed design of the Field pipe can be manufactured industrially and used in high-temperature tubular heat exchangers such as direct-flow steam generators.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013143713/06A RU2534337C1 (en) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | Field pipe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013143713/06A RU2534337C1 (en) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | Field pipe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2534337C1 true RU2534337C1 (en) | 2014-11-27 |
Family
ID=53383019
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013143713/06A RU2534337C1 (en) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | Field pipe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2534337C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU176328U1 (en) * | 2017-05-10 | 2018-01-17 | Акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (АО "СвердНИИхиммаш") | REACTOR FOR PROCESSING RADIOACTIVE ION EXCHANGE RESIN WITH CONDUCTIVE DRYING UNDER VACUUM |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2116579C1 (en) * | 1997-01-06 | 1998-07-27 | Югай Геннадий Константинович | Hot-water boiler |
RU2187763C1 (en) * | 2001-09-28 | 2002-08-20 | Акционерное общество открытого типа "РУМО" | Hot-water boiler |
RU50290U1 (en) * | 2005-07-20 | 2005-12-27 | Фгуп Окб "Гидропресс" | STEAM GENERATOR |
-
2013
- 2013-09-30 RU RU2013143713/06A patent/RU2534337C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2116579C1 (en) * | 1997-01-06 | 1998-07-27 | Югай Геннадий Константинович | Hot-water boiler |
RU2187763C1 (en) * | 2001-09-28 | 2002-08-20 | Акционерное общество открытого типа "РУМО" | Hot-water boiler |
RU50290U1 (en) * | 2005-07-20 | 2005-12-27 | Фгуп Окб "Гидропресс" | STEAM GENERATOR |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU176328U1 (en) * | 2017-05-10 | 2018-01-17 | Акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (АО "СвердНИИхиммаш") | REACTOR FOR PROCESSING RADIOACTIVE ION EXCHANGE RESIN WITH CONDUCTIVE DRYING UNDER VACUUM |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2013106699A (en) | COMPACT NUCLEAR REACTOR WITH INTEGRATED STEAM GENERATOR | |
KR20080081941A (en) | Steam generator pipe, associated production method and continuous steam generator | |
CN203443425U (en) | Two-off-three fluid corrugated tube heat exchanger | |
CN107062598B (en) | Horizontal side-burning type coil pipe structure quick hot water generator | |
CN215765037U (en) | Jacket coil type riser superheated steam generator with good heat transfer performance | |
CN106369819A (en) | Casing pipe type gas electric heating device | |
JP2007232505A (en) | Natural circulation type boiling water reactor | |
RU2534337C1 (en) | Field pipe | |
CN201930645U (en) | Spiral air-lift type steam separator | |
CN207556319U (en) | A kind of raw coke oven gas tedge tangential flow guiding heat-exchanger rig | |
CN201885560U (en) | Heating device of steam row tube rotary kiln | |
KR100363719B1 (en) | Spiral Wound Heat Transferring Equipment on the Single Passage for the Super-heater | |
RU69198U1 (en) | HEATER | |
CN204006064U (en) | The device of the wet chimney internal cylinder wall control of electric-heating belt heating chimney rain, gypsum rain | |
CN203663810U (en) | Three-phase slurry-bed heat taking unit | |
CN212179632U (en) | Spiral coil heat exchanger is twined to coke oven tedge with hands | |
CN106047376A (en) | High-temperature-resistant corrosion-resistant snakelike spiral heat exchanger of coke oven ascending pipe | |
RU173387U1 (en) | SECTIONAL COIL HEAT EXCHANGER | |
RU52627U1 (en) | HEAT EXCHANGER PIPE | |
CN207179613U (en) | A kind of electric heating steam boiler | |
CN104121594A (en) | Device for protecting wet chimney inner cylinder wall against chimney rain and gypsum rain through electric tracing band | |
CN206338933U (en) | External scaling fire-tube type normal-pressure hot-water boiler | |
KR101724236B1 (en) | Heating apparatus for boiler with high efficiency | |
CN203784909U (en) | Movable oil field steam generator with spiral square membrane type wall | |
RU100204U1 (en) | EXHAUST GAS HEATER |