RU2534396C1 - Heat exchanger and displacer used in it - Google Patents
Heat exchanger and displacer used in it Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534396C1 RU2534396C1 RU2013143714/06A RU2013143714A RU2534396C1 RU 2534396 C1 RU2534396 C1 RU 2534396C1 RU 2013143714/06 A RU2013143714/06 A RU 2013143714/06A RU 2013143714 A RU2013143714 A RU 2013143714A RU 2534396 C1 RU2534396 C1 RU 2534396C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- displacer
- heat exchanger
- vertical
- pipes
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Теплообменник относится к машиностроению, а именно к теплообменникам корпусного или погружного типа. Теплообменник и вытеснитель могут быть использованы в энергетических установках, и в частности в парогенераторах для атомных энергетических станций с реакторами на жидкометаллическом теплоносителе (например, свинцово-висмутовый теплоноситель).A heat exchanger refers to mechanical engineering, namely to case or submersible heat exchangers. The heat exchanger and displacer can be used in power plants, and in particular in steam generators for nuclear power plants with reactors on a liquid metal coolant (for example, lead-bismuth coolant).
Уровень техникиState of the art
Известны конструкции теплообменников, содержащие корпус, внутри которого размещены теплообменные трубы. В компактных теплообменниках трубы располагаются в поперечном сечении в основном по вершинам равносторонних треугольников. Трубы закрепляются в трубной доске, к которой присоединяются пароводяные камеры. В корпусе размещаются решетки, дистанционирующие теплообменные трубы, а также вытеснители объемов теплоносителя, организующие поток теплоносителя в пределах ячеек труб. При этом подвод теплоносителя к трубному пучку осуществляется радиально из кольцевой камеры на корпусе (Л.Ф. Федоров, В.Ф. Титов, Н.Г. Рассохин «Парогенераторы атомных электростанций». Энергоатомиздат, 1992 г., стр.81, рис.4.19). Теплоноситель из входной камеры теплообменника направляется к трубному пучку и входит в межтрубное пространство. При этом он обтекает периферийные ряды труб в поперечном направлении и далее переходит к продольному обтеканию труб. Гидравлическое сопротивление потоку теплоносителя и теплообмен при поперечном обтекании приводят к тому, что у центральных труб теплоноситель оказывается с низким температурным потенциалом и ухудшенной циркуляцией теплоносителя. При малых относительных шагах расположения труб эти эффекты сказываются значительней.Known designs of heat exchangers containing a housing, inside of which are placed heat transfer pipes. In compact heat exchangers, pipes are arranged in cross section mainly along the vertices of equilateral triangles. Pipes are fixed in a tube plate, to which steam-water chambers are attached. In the housing there are lattices spacing the heat exchange pipes, as well as displacers of the heat carrier volumes, organizing the heat carrier flow within the tube cells. In this case, the coolant is supplied to the tube bundle radially from the annular chamber on the casing (L. F. Fedorov, V. F. Titov, N. G. Rassokhin “Steam Generators of Nuclear Power Plants.” Energoatomizdat, 1992, p. 81, fig. 4.19). The coolant from the inlet chamber of the heat exchanger is directed to the tube bundle and enters the annulus. In this case, it flows around the peripheral rows of pipes in the transverse direction and then proceeds to the longitudinal flow around the pipes. Hydraulic resistance to the coolant flow and heat transfer during transverse flow lead to the fact that in the central pipes the coolant is with a low temperature potential and impaired circulation of the coolant. With small relative steps of the pipe arrangement, these effects are more significant.
Недостатками вышеуказанных теплообменников является наличие существенной радиальной неравномерности тепловосприятия теплообменных труб, особенно в случае циркуляции теплоносителя с высокой плотностью, например тяжелометаллического теплоносителя.The disadvantages of the above heat exchangers is the presence of a significant radial unevenness in the heat transfer of the heat exchange tubes, especially in the case of circulation of a heat carrier with a high density, for example, a heavy metal coolant.
При проектировании теплообменников, работающих на теплоносителе с высокой плотностью, например с жидкометаллическим нагревающим теплоносителем, имеется проблема формирования потока нагревающего теплоносителя в полости теплообменника, так как очень часто при проектировании размеров, компоновки и крепления теплообменных труб в полости теплообменника получается свободное пространство, наличие которого ухудшает условия теплообмена и потенциально в теплообменной полости могут сформироваться застойные зоны. Таким образом, желательно часть пространства теплообменной полости занять инертным материалом, вытеснив оттуда жидкометаллический теплоноситель.When designing heat exchangers operating on a heat carrier with a high density, for example, with a liquid metal heating coolant, there is a problem of forming a flow of a heating coolant in the cavity of the heat exchanger, since very often when designing the dimensions, layout and fastening of the heat exchange pipes in the cavity of the heat exchanger, free space is obtained, the presence of which worsens heat transfer conditions and potentially in the heat exchange cavity stagnant zones can form. Thus, it is desirable to occupy part of the space of the heat exchange cavity with an inert material, displacing the liquid metal coolant from there.
Аналогичная проблема имеет место в активной зоне реактора, когда необходимо вытеснить часть воды для повышения безопасности реактора.A similar problem occurs in the reactor core when it is necessary to displace part of the water to increase reactor safety.
Как правило, для решения этой проблемы в теплообменнике или в реакторе размещают вытеснители, занимающие часть свободного пространства в теплообменнике или в реакторе.As a rule, to solve this problem, displacers are placed in the heat exchanger or in the reactor, occupying part of the free space in the heat exchanger or in the reactor.
Известен вытеснитель для ядерного реактора, представляющий собой отдельный стержень, помещаемый в заданной зоне и вытесняющий воду из этой зоны (патент США №5167906, G24C 7/26, от 01.12.1992). В данном изобретении, каждый стержень вытеснителя устанавливается и крепится индивидуально, что делает данное устройство неприемлемым для формирования поля скоростей потока жидкометаллического теплоносителя.Known displacer for a nuclear reactor, which is a separate rod placed in a given zone and displacing water from this zone (US patent No. 5167906,
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является теплообменник погружного типа, описанный в патенте RU №2282123, F28D 7/16, F28 9/22, 27.03.2006). Указанный теплообменник содержит: вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого размещены приемная камера охлаждающего теплоносителя, первая трубная доска, выходная камера охлаждающего теплоносителя, вторая трубная доска, теплообменная полость, в верхней части которой размещена приемная камера нагревающего жидкометаллического теплоносителя, и расположенная под теплообменной полостью отводная камера жидкометаллического теплоносителя, закрепленные в первой и второй трубных досках вертикальные теплообменные трубы для прохода охлаждающего теплоносителя, простирающиеся вдоль всей теплообменной полости, при этом теплообменные трубы объединены в отдельные группы труб и отдельные группы труб разделены между собой вертикальными каналами (коллекторами), по меньшей мере, один вытеснитель, размещенный в вертикальных каналах в заданной зоне теплообменной полости, и закрепленный на цилиндрическом корпусе напротив приемной камеры коллектор подвода нагревающего жидкометаллического теплоносителя, полость которого соединена с приемной камерой через отверстия, выполненные в стенке цилиндрического корпуса. В известном теплообменнике одна группа труб располагается в средней зоне теплообменной полости и имеет в поперечном сечении форму правильного шестиугольника, а шесть других групп располагаются по периферии теплообменной полости и имеют в поперечном сечении форму многоугольника. Нагревающий теплоноситель из входной камеры направляется к центру пучка. Одна часть теплоносителя, поперечно обтекая трубы, доходит до коллектора (шестигранной формы), другая по радиальным каналам также достигает шестигранного коллектора, где потоки смешиваются в замкнутом шестигранном коллекторе. Далее из шестигранного коллектора поток направляется к трубам, расположенным в центре трубного пучка. В данном теплообменнике вытеснитель выполнен в виде отдельных стержней, образующих несплошные перегородки, в силу чего эти перегородки не могут исключить перетекание жидкометаллического теплоносителя между отдельными пучками труб, деформируя поток теплоносителя внутри теплообменной полости. Недостатком указанного технического решения является неравномерная тепловая нагрузка теплообменных труб из-за недостаточно эффективного распределения потоков теплоносителя в теплообменнике.The closest analogue of the invention is a submersible heat exchanger described in patent RU No. 2282123, F28D 7/16, F28 9/22, 03/27/2006). The specified heat exchanger contains: a vertical cylindrical body, inside which there is a receiving chamber of a cooling coolant, a first tube board, an exit chamber of a cooling coolant, a second tube board, a heat exchange cavity, in the upper part of which there is a receiving chamber of a heating liquid metal coolant, and an outlet chamber located under the heat exchange cavity liquid metal coolant, vertical heat exchange pipes for passage, fixed in the first and second tube sheets and cooling coolant, extending along the entire heat-exchange cavity, while the heat-transfer pipes are combined into separate pipe groups and separate pipe groups are separated by vertical channels (collectors), at least one displacer placed in vertical channels in a given area of the heat-exchange cavity, and mounted on a cylindrical housing opposite the receiving chamber, a collector for supplying a heating liquid metal coolant, the cavity of which is connected to the receiving chamber through openings, flaxen in the wall of the cylindrical body. In the known heat exchanger, one group of pipes is located in the middle zone of the heat exchange cavity and has the shape of a regular hexagon in cross section, and six other groups are located on the periphery of the heat exchange cavity and have the shape of a polygon in cross section. The heating fluid from the inlet chamber is directed to the center of the beam. One part of the coolant, transversely flowing around the pipes, reaches the collector (hexagonal shape), the other along the radial channels also reaches the hexagonal collector, where the flows are mixed in a closed hexagonal collector. Further, from the hexagonal manifold, the flow is directed to the pipes located in the center of the tube bundle. In this heat exchanger, the displacer is made in the form of separate rods forming non-continuous partitions, as a result of which these partitions cannot exclude the flow of the liquid metal coolant between the individual tube bundles, deforming the heat carrier flow inside the heat exchange cavity. The disadvantage of this technical solution is the uneven thermal load of the heat exchanger tubes due to the insufficiently efficient distribution of heat carrier flows in the heat exchanger.
Раскрытие технического решенияDisclosure of a technical solution
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в повышении теплообменных показателей теплообменника с жидкометаллическим нагревающим теплоносителем.The problem to which the invention is directed, is to increase the heat transfer performance of a heat exchanger with a liquid metal heating coolant.
Техническим результатом изобретения является выравнивание тепловой нагрузки теплообменных труб посредством перераспределения потоков жидкометаллического нагревающего теплоносителя во входной камере и снижение вибрационных нагрузок на вытеснитель и теплообменник в целом.The technical result of the invention is the equalization of the heat load of the heat exchange tubes by redistributing the flows of the liquid metal heating coolant in the inlet chamber and reducing vibration loads on the displacer and the heat exchanger as a whole.
На указанные технические результаты оказывают влияние следующие существенные признаки теплообменника.These technical results are influenced by the following essential features of the heat exchanger.
Для решения указанной задачи предлагается теплообменник, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого размещена теплообменная полость, с одной стороны которой размещена приемная камера нагревающего теплоносителя, а с другой стороны размешена отводная камера нагревающего теплоносителя, трубные доски, в которых закреплены теплообменные трубы для прохода охлаждающего теплоносителя, расположенные вдоль всей теплообменной полости, при этом теплообменные трубы объединены в отдельные группы труб и отдельные группы труб разделены между собой вертикальными каналами, и, по меньшей мере, один вытеснитель, размещенный в вертикальных каналах в заданной зоне теплообменной полости, в котором в центральной зоне теплообменной полости имеется расположенный вдоль всей длины оси этой полости коллекторный канал, свободный от теплообменных труб, каждая группа труб размещена в отдельной зоне цилиндрического корпуса, имеющей в поперечном сечении,форму сектора круга, простирающегося от стенки цилиндрического корпуса до коллектора в центральной зоне теплообменной полости.To solve this problem, we propose a heat exchanger containing a cylindrical body, inside which a heat-exchange cavity is placed, on one side of which there is a receiving chamber of the heating coolant, and on the other hand, a by-pass chamber of the heating coolant is placed, pipe boards in which heat-exchange tubes are fixed for the passage of the cooling coolant, located along the entire heat-exchange cavity, while the heat-exchange pipes are combined into separate pipe groups and separate pipe groups are divided I am waiting for myself with vertical channels, and at least one displacer placed in vertical channels in a given zone of the heat-exchange cavity, in which in the central zone of the heat-exchange cavity there is a collector channel located along the entire length of the axis of this cavity, free of heat-exchange pipes, each group of pipes placed in a separate zone of the cylindrical body, having in cross section, the shape of a sector of a circle extending from the wall of the cylindrical body to the collector in the Central zone of the heat exchange cavity.
При этом вытеснитель выполнен в виде сплошного тела, содержащего вертикальный стержень и присоединенные к нему вертикальные радиальные перегородки по числу групп теплообменных труб, причем вертикальный стержень вытеснителя расположен в центральном коллекторном канале и каждая вертикальная радиальная перегородка размещена в соответствующем вертикальном канале, разделяющем две смежных группы теплообменных трубIn this case, the displacer is made in the form of a solid body containing a vertical rod and vertical radial partitions attached to it according to the number of heat exchange tube groups, the vertical displacer rod being located in the central collector channel and each vertical radial partition placed in the corresponding vertical channel separating two adjacent heat exchange groups pipes
Кроме того, вытеснитель имеет внешнюю цилиндрическую стенку, прилегающую к внутренней поверхности цилиндрического корпуса и обрамляющую с внешней стороны соответствующую группу теплообменных труб.In addition, the displacer has an outer cylindrical wall adjacent to the inner surface of the cylindrical body and framing from the outside the corresponding group of heat transfer tubes.
При этом внутренняя поверхность внешней цилиндрической стенки вытеснителя повторяет внешний контур группы труб, располагающейся в этом круговом секторе.In this case, the inner surface of the outer cylindrical wall of the displacer repeats the outer contour of the group of pipes located in this circular sector.
Кроме того, вытеснитель закреплен на стенке вертикального цилиндрического корпуса.In addition, the displacer is mounted on the wall of the vertical cylindrical body.
Кроме того, теплообменник снащен дистанционирующей решеткой на выходе из приемной камеры жидкометаллического теплоносителя, выполненной с отверстиями для прохода теплообменных труб, при этом прилегающий к ней вытеснитель закреплен на этой дистанционирующей решетке.In addition, the heat exchanger is equipped with a spacer grid at the outlet of the receiving chamber of the liquid metal coolant, made with openings for the passage of heat transfer pipes, while the displacer adjacent to it is fixed to this spacer grid.
Кроме того, теплообменник оснащен коллектором подвода нагревающего теплоносителя, закрепленным на цилиндрическом корпусе напротив приемной камеры, полость которого соединена с приемной камерой через отверстия, выполненные в стенке цилиндрического корпуса.In addition, the heat exchanger is equipped with a collector for supplying a heating medium, mounted on a cylindrical body opposite the receiving chamber, the cavity of which is connected to the receiving chamber through openings made in the wall of the cylindrical body.
Для решения поставленной задачи предлагается вытеснитель для теплообменника, выполненный в виде сплошного тела, имеющего центральный вертикальный стержень и присоединенные к нему вертикальные радиальные перегородки, формирующие вместе с центральным стержнем отдельные секторы для размещения в них групп теплообменных труб теплообменника.To solve this problem, a displacer for the heat exchanger is proposed, made in the form of a solid body having a central vertical rod and vertical radial partitions attached to it, forming separate sectors together with the central rod for placing groups of heat exchanger tubes in them.
При этом вытеснитель оснащен внешней цилиндрической стенкой, соединяющей внешние кромки вертикальных радиальных перегородок, формируя в вытеснителе отдельные вертикальные каналы для каждой группы теплообменных труб, имеющие поперечное сечение в виде сектора круга.In this case, the displacer is equipped with an external cylindrical wall connecting the outer edges of the vertical radial partitions, forming separate vertical channels in the displacer for each group of heat transfer tubes having a cross section in the form of a circle sector.
При этом внутренняя поверхность внешней цилиндрической стенки вытеснителя повторяет внешний контур группы труб, располагающейся в этом секторе.In this case, the inner surface of the outer cylindrical wall of the displacer repeats the outer contour of the group of pipes located in this sector.
Улучшение теплообменных характеристик теплообменника достигается организацией во входной камере сквозных радиальных проходных каналов в массиве трубного пучка вплоть до центрального коллекторного канала, что обеспечивает получение следующих положительных эффектов.Improving the heat transfer characteristics of the heat exchanger is achieved by organizing in the input chamber through radial passage channels in the tube bundle array up to the central collector channel, which provides the following positive effects.
Снижается радиальная неравномерность распределения температуры теплоносителя на входе в теплообменные трубы, что приводит к выравниванию тепловой нагрузки труб и снижению величины термоциклических напряжений в теплообменных трубах. Это положительно влияет на ресурс теплообменника.The radial non-uniformity of the temperature distribution of the coolant at the inlet to the heat exchange pipes is reduced, which leads to equalization of the heat load of the pipes and a decrease in the value of thermocyclic stresses in the heat transfer pipes. This has a positive effect on the life of the heat exchanger.
Уменьшается скорость поперечного обтекания теплообменных труб теплоносителем, и тем самым уменьшаются вынужденные колебания труб от набегающего потока.The velocity of the transverse flow around the heat exchange pipes decreases, and thereby the forced vibrations of the pipes from the incoming flow are reduced.
Уменьшение скорости поперечного обтекания труб положительно сказывается на общей картине распределения потоков теплоносителя и приводит к снижению гидравлического сопротивления.A decrease in the velocity of the transverse flow around the pipes positively affects the overall picture of the distribution of coolant flows and leads to a decrease in hydraulic resistance.
Выполнение вытеснителя в виде сплошного тела, содержащего вертикальный стержень и присоединенные к нему вертикальные радиальные перегородки по числу групп теплообменных труб, причем вертикальный стержень вытеснителя расположен в центральном канале и каждая вертикальная радиальная перегородка размещена в соответствующем вертикальном канале, разделяющем две смежных группы теплообменных труб, обеспечивает сохранение равномерного поля скоростей при дальнейшем протекании жидкометаллического теплоносителя вдоль группы теплообменных труб в каждом секторе вытеснителя и уменьшает поперечные флуктуации скорости жидкометаллического теплоносителя. Кроме того, выполнение вытеснителя в виде сплошного тела повышает жесткость вытеснителя и снижает уровень вибраций при работе теплообменника.The implementation of the displacer in the form of a solid body containing a vertical rod and vertical radial partitions attached to it according to the number of groups of heat transfer pipes, the vertical displacer rod being located in the central channel and each vertical radial partition placed in the corresponding vertical channel separating two adjacent groups of heat exchange pipes, provides maintaining a uniform velocity field during the further flow of the liquid metal coolant along the heat exchange group tubes in each sector and the displacer reduces the transverse velocity fluctuations of liquid metal coolant. In addition, the implementation of the displacer in the form of a solid increases the stiffness of the displacer and reduces the level of vibration during operation of the heat exchanger.
Оснащение вытеснителя внешней цилиндрической стенкой, прилегающей к внутренней поверхности теплообменной полости и обрамляющей с внешней стороны соответствующую группу теплообменных труб, и выполнение ее внутренней поверхности, повторяющей внешний контур группы труб, располагающейся в этом круговом секторе, обеспечивает одинаковые условия обтекания всех теплообменных труб, находящихся в этой группе, при этом сам вытеснитель может быть изготовлен отдельно от корпуса теплообменника, что повышает технологичность изготовления теплообменника.Equipping the displacer with an external cylindrical wall adjacent to the inner surface of the heat-exchange cavity and framing the corresponding group of heat-exchange pipes from the outside, and making its inner surface repeating the external contour of the group of pipes located in this circular sector, provides the same flow conditions for all heat-exchange pipes located in this group, while the displacer itself can be manufactured separately from the heat exchanger housing, which increases the manufacturability of heat exchanger.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На Фиг.1 показан общий вид теплообменника.Figure 1 shows a General view of the heat exchanger.
На Фиг.2 показана приемная камера теплообменника.Figure 2 shows the receiving chamber of the heat exchanger.
На Фиг.3 показано поперечное сечение теплообменника в области приемной камеры теплообменника.Figure 3 shows a cross-section of a heat exchanger in the area of the receiving chamber of the heat exchanger.
На Фиг.4 показано поперечное сечение теплообменника (вне области приемной камеры).Figure 4 shows a cross section of a heat exchanger (outside the receiving chamber).
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
В предлагаемом изобретении теплообменник содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, внутри которого размещены приемная камера 2 охлаждающего теплоносителя с патрубком 3 подвода холодного охлаждающего теплоносителя, первая трубная доска 4, выходная камера 5 охлаждающего теплоносителя с патрубком 6 отвода нагретого охлаждающего теплоносителя (перегретого водяного пара), вторая трубная доска 7, теплообменная полость 8, в верхней части которой размещена приемная камера 9 нагревающего жидкометаллического теплоносителя, и расположенная под теплообменной полостью отводная камера 10 жидкометаллического теплоносителя. На цилиндрическом корпусе напротив приемной камеры закреплен коллектор 11 подвода нагревающего жидкометаллического теплоносителя, полость которого соединена с приемной камерой 9 через отверстия 12, выполненные в стенке 13 цилиндрического корпусаIn the present invention, the heat exchanger comprises a vertical cylindrical body 1, inside which there is a
В первой 4 и второй 7 трубных досках закреплены вертикальные теплообменные трубы 14 для прохода охлаждающего теплоносителя, простирающиеся вдоль всей теплообменной полости 8, при этом теплообменные трубы 14 объединены в отдельные группы 15 труб и отдельные группы 15 труб разделены между собой вертикальными каналами 16, свободными от теплообменных труб. В центральной зоне теплообменной полости имеется вертикальный канал 17, свободный от теплообменных труб, каждая группа 15 труб размещена в отдельной зоне цилиндрического корпуса, имеющей в поперечном сечении форму сектора круга, простирающегося от стенки 13 цилиндрического корпуса до его центральной зоны.In the first 4 and second 7 tube boards are fixed vertical
Теплообменник оснащен по меньшей мере одним вытеснителем 18. Вытеснитель выполнен в виде сплошного тела, содержащего вертикальный стержень 19 и присоединенные к нему вертикальные радиальные перегородки 20 по числу групп теплообменных труб, причем вертикальный стержень 19 вытеснителя расположен в центральном канале 17 и каждая вертикальная радиальная перегородка 20 размещена в соответствующем вертикальном канале 16, разделяющем две смежные группы 15 теплообменных труб 14. Центральный вертикальный стержень 19 и присоединенные к нему вертикальные радиальные перегородки 20 формируют отдельные секторы для размещения в них групп теплообменных труб теплообменника.The heat exchanger is equipped with at least one
Вытеснитель может иметь внешнюю цилиндрическую стенку 21, прилегающую к внутренней поверхности теплообменной полости и обрамляющую с внешней стороны соответствующую группу теплообменных труб. В этом случае в вытеснителе формируются отдельные вертикальные каналы для каждой группы теплообменных труб, имеющие поперечное сечение в виде сектора круга. Внутренняя поверхность внешней цилиндрической стенки вытеснителя повторяет внешний контур группы труб, располагающейся в этом круговом секторе.The displacer may have an outer
Вытеснитель может быть закреплен на стенке вертикального цилиндрического корпуса.The displacer can be mounted on the wall of a vertical cylindrical body.
В альтернативном варианте теплообменник оснащен дистанционирующей решеткой 22 на выходе из приемной камеры 9 жидкометаллического теплоносителя, выполненной с отверстиями для прохода теплообменных труб, при этом прилегающий к ней вытеснитель закреплен на этой дистанционирующей решетке.Alternatively, the heat exchanger is equipped with a
Наружная поверхность вытеснителя образована коррозионно-стойким материалом по отношению к жидкометаллическому нагревающему теплоносителю (например, свинцово-висмутового сплава). Вытеснитель(и), расположенный(е) ниже входной камеры (и/или выше входной камеры), может иметь высоту, равную оставшейся продольной длине теплопроводных труб (отсчитываемой от уровня поверхности вытеснителя, омываемого нагревающим теплоносителем). Вытеснитель может иметь высоту, равную только части продольной длины теплообменных труб. В этом случае ниже и/или выше входной камеры могут быть по меньшей мере два вытеснителя.The outer surface of the displacer is formed by a corrosion-resistant material with respect to a liquid metal heating coolant (for example, a lead-bismuth alloy). The displacer (s) located (e) below the inlet chamber (and / or above the inlet chamber) may have a height equal to the remaining longitudinal length of the heat-conducting pipes (measured from the surface level of the displacer washed by the heating medium). The displacer may have a height equal to only part of the longitudinal length of the heat transfer tubes. In this case, at least two displacers can be below and / or above the inlet chamber.
Вытеснитель, расположенный выше входной камеры, по конструкции также является цилиндрическим телом, выполненным с продольными сквозными отверстиями для прохода групп теплообменных труб. При этом форма сквозных отверстий (в поперечном сечении) соответствует форме сектора группы труб трубного пучка, а число продольных сквозных отверстий равно числу групп труб трубного пучка. Наружная поверхность вытеснителя расположенного выше входной камеры образуется коррозионно-стойким материалом по отношению к нагревающему жидкометаллическому теплоносителю (например, свинцово-висмутовый сплав).The displacer located above the inlet chamber, by design, is also a cylindrical body made with longitudinal through holes for the passage of groups of heat transfer pipes. Moreover, the shape of the through holes (in cross section) corresponds to the shape of the sector of the tube bundle pipe group, and the number of longitudinal through holes is equal to the number of tube bundle groups. The outer surface of the displacer located above the inlet chamber is formed by a corrosion-resistant material with respect to the heating liquid metal coolant (for example, lead-bismuth alloy).
Количество вытеснителей зависит от конкретного типа теплоносителя и режима работы теплообменника и определяется расчетным путем (тепловые и гидродинамические расчеты) и/или экспериментальным способом в зависимости от конфигурации и параметров потока жидкометаллического нагревающего теплоносителя и его теплофизических характеристик.The number of displacers depends on the specific type of coolant and the mode of operation of the heat exchanger and is determined by calculation (thermal and hydrodynamic calculations) and / or experimentally, depending on the configuration and flow parameters of the liquid metal heating coolant and its thermophysical characteristics.
Теплообменник работает следующим образом. Нагревающий теплоноситель (например, свинцово-висмутовый сплав) поступает в межтрубное пространство теплообменника через входные отверстия 12 в стенке 13 корпуса теплообменника и входную камеру 9. Во входной камере 9 поток теплоносителя направляется по радиальным каналам 16 и через проходы между теплообменными трубами в каждой группе 15 к центру трубного пучка - центральному каналу 17 (коллектору) теплообменника, обтекая теплообменные трубы 14 в поперечном направлении. Кроме того, поток теплоносителя обтекает каждую теплообменную трубу в продольном направлении. Далее поток теплоносителя разветвляется, поступая соответственно в каналы, сформированные поверхностями групп теплообменных труб и вытеснителей, продолжая движение по коридорам, сформированным соответственно вытеснителем и трубными пучками. Нагревающий жидкометаллический теплоноситель обтекает группы 15 теплообменных труб 14 преимущественно в продольном направлении.The heat exchanger operates as follows. The heating fluid (for example, lead-bismuth alloy) enters the annular space of the heat exchanger through the inlet holes 12 in the
Теплообменник может быть элементом парогенератора, производящего пар. Труба в трубном пучке такого теплообменника выполняется, например, в виде трубы Фильда, содержащей наружную трубу (омываемую потоком нагревающего теплоносителя) и промежуточную трубу (не указана), установленную с зазором на опускной трубе. Внутренний охлаждающий теплоноситель (питательная вода на входе опускной трубы) опускается вниз по опускной трубе (не указана). Далее поток охлаждающего теплоносителя поворачивается на 180° у закрытого конца наружной трубы и по зазору между промежуточной трубой и внутренней поверхностью наружной трубы поднимается вверх. При движении вверх охлаждающий теплоноситель нагревается из-за передачи ему тепла со стороны нагревающего (внешнего) жидкометаллического теплоносителя через стенки наружной трубы. В результате, в верхней зоне подъема образуется пар.The heat exchanger may be an element of a steam generator generating steam. A pipe in a tube bundle of such a heat exchanger is, for example, in the form of a Field pipe containing an outer pipe (washed by the flow of a heating coolant) and an intermediate pipe (not specified) that is installed with a gap on the lowering pipe. The internal cooling medium (feed water at the inlet of the downpipe) descends down the downpipe (not specified). Further, the flow of cooling coolant rotates 180 ° at the closed end of the outer pipe and rises upward through the gap between the intermediate pipe and the inner surface of the outer pipe. When moving upward, the cooling fluid is heated due to the transfer of heat from the heating (external) liquid metal coolant through the walls of the outer pipe. As a result, steam forms in the upper lift zone.
Предложенная конструкция теплообменника может быть изготовлена промышленным способом и использована, например, в парогенераторных блоках, размещенных в первом контуре ядерной энергетической установки со свинцово-висмутовым теплоносителем.The proposed design of the heat exchanger can be manufactured industrially and used, for example, in steam generating units located in the primary circuit of a nuclear power plant with a lead-bismuth coolant.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013143714/06A RU2534396C1 (en) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | Heat exchanger and displacer used in it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013143714/06A RU2534396C1 (en) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | Heat exchanger and displacer used in it |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2534396C1 true RU2534396C1 (en) | 2014-11-27 |
Family
ID=53383039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013143714/06A RU2534396C1 (en) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | Heat exchanger and displacer used in it |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2534396C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2703904C2 (en) * | 2017-05-15 | 2019-10-22 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Forward-pipe steam generator for modular nuclear power plant with lead-bismuth coolant |
| RU208763U1 (en) * | 2021-03-23 | 2022-01-12 | Акционерное общество "Опытное Конструкторское Бюро Машиностроения имени И.И.Африкантова" (АО "ОКБМ Африкантов") | heat exchanger |
| RU224035U1 (en) * | 2023-09-13 | 2024-03-13 | Юрий Яковлевич Головачев | Adjustable heat exchanger with intermediate liquid metal coolant |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB608595A (en) * | 1944-05-25 | 1948-09-17 | Jean Pierre Loumiet | Distilling hydrocarbon tar and like oils and apparatus therefor |
| US5167906A (en) * | 1990-10-01 | 1992-12-01 | Energy Control And Development Co. | Apparatus for increasing fuel efficiency in nuclear reactors |
| RU2282123C2 (en) * | 2004-10-18 | 2006-08-20 | ФГУП Опытное конструкторское бюро "ГИДРОПРЕСС" | Heat-exchanger |
| RU2378594C1 (en) * | 2008-12-18 | 2010-01-10 | Иван Федорович Пивин | Heat exchanger |
-
2013
- 2013-09-30 RU RU2013143714/06A patent/RU2534396C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB608595A (en) * | 1944-05-25 | 1948-09-17 | Jean Pierre Loumiet | Distilling hydrocarbon tar and like oils and apparatus therefor |
| US5167906A (en) * | 1990-10-01 | 1992-12-01 | Energy Control And Development Co. | Apparatus for increasing fuel efficiency in nuclear reactors |
| RU2282123C2 (en) * | 2004-10-18 | 2006-08-20 | ФГУП Опытное конструкторское бюро "ГИДРОПРЕСС" | Heat-exchanger |
| RU2378594C1 (en) * | 2008-12-18 | 2010-01-10 | Иван Федорович Пивин | Heat exchanger |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2703904C2 (en) * | 2017-05-15 | 2019-10-22 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Forward-pipe steam generator for modular nuclear power plant with lead-bismuth coolant |
| RU208763U1 (en) * | 2021-03-23 | 2022-01-12 | Акционерное общество "Опытное Конструкторское Бюро Машиностроения имени И.И.Африкантова" (АО "ОКБМ Африкантов") | heat exchanger |
| RU224035U1 (en) * | 2023-09-13 | 2024-03-13 | Юрий Яковлевич Головачев | Adjustable heat exchanger with intermediate liquid metal coolant |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10854344B2 (en) | Air-cooled heat exchanger and system and method of using the same to remove waste thermal energy from radioactive materials | |
| KR101367484B1 (en) | Steam generator | |
| CN110006019B (en) | Suspended structure steam generator | |
| US4060127A (en) | Shell-and-tube heat exchanger | |
| US4305458A (en) | Reactors in which the cooling of the core is brought about by the continuous circulation of a liquid metal | |
| CN103594127A (en) | Energy-saving nuclear power evaporator | |
| KR20170103810A (en) | Horizontal steam generator for a reactor plant | |
| CN103411454A (en) | Tube type heat exchanger with outer-protruding-type corrugated tubes arranged in staggering mode | |
| RU2534396C1 (en) | Heat exchanger and displacer used in it | |
| CN112071453A (en) | Design scheme of direct-current countercurrent pore channel type heat exchanger/evaporator | |
| Ma et al. | Numerical study on thermal-hydraulic performance of a two-sided etched zigzag-type high-temperature printed circuit heat exchanger | |
| CN109631635B (en) | Loop heat pipe heat accumulator with variable heat accumulation capacity | |
| CN203535968U (en) | Energy-saving nuclear power evaporator | |
| US4182413A (en) | Radial flow heat exchanger | |
| US20210231379A1 (en) | Helical fractal heat exchanger | |
| KR100286518B1 (en) | Separate Perfusion Spiral Steam Generator | |
| CN109883243B (en) | Support device for heat exchanger | |
| RU176496U1 (en) | HEAT EXCHANGE DEVICE | |
| CN109945707B (en) | Loop heat pipe heat accumulator with variable top heat accumulation capacity | |
| RU2282123C2 (en) | Heat-exchanger | |
| JPS6337880B2 (en) | ||
| RU2770381C1 (en) | Pipe system of a heat exchange apparatus | |
| RU2384802C1 (en) | Heat exchanger | |
| RU2236048C1 (en) | Nuclear reactor | |
| KR102017393B1 (en) | Heat exchanger structure of solar panel |