ČESKOSLOVENSKA SOCIALISTICKÁ R E P U B L I K A
(19)
P O P I S VYNALEZU
(11)
(Bl)
K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ (51) Int. Cl.2 F 28 D 7/10
(22] Přihlášen-o 31 12 73 (21) (PV 9217-73)
(40) Zveřejněno 15 09 76 (53) MDT ŮRAD FRO VYNÁLEZY A OBJEVY
(75) Autor vynálezu
(45) Vydáno 15 01 79
G21.039.534.25
Doc. ing. FRANTIŠEK DUBŠEK, CSc., ing. JOSEF ŠRÚTEK a ing. JOSEF SÝKORA, BRNO
(54] Protiproudý výměník tepla typu trubka v trubce
1
2
Předmětem vynálezu je protiproudý výměník tepla typu trubka v trubce, zvláště vhodný pro jadernou energetiku jako obrácený parogenerátor s tekutým kovem jako teplonositelem. Snahou projekce jaderných elektráren s tekutým kovem jako teplonositelem je zjednodušit schéma jaderné elektrárny, vytvořit podmínky, aby mohl být odstraněn neaktivní sekundární sodíkový okruh a tak aby byly podstatně sníženy investiční a provozní náklady. Jedním ze způsobů řsšení je použití tzv. obráceného parního generátoru, kde tekutý kov teče v teplosměnných trubkách a voda, resp. pára v mezitrubkovém prostoru. Zkoušky funkce havarijního systému totiž ukázaly, že při takovém uspořádání nedochází při poruše teplosměnné trubky k lavinovitému šíření poruch dalších teplosměnných trubek, ale naopak produkty havárie mají tendenci porušenou trubku ucpat. Tzv. obrácené parní generátory se projektují s přirozenou cirkulací nebo jako průtočné s najížděcím separátorem páry. Podle provedení se tzv. obrácené parní generátory projektují jako tělesové nebo článkové, např. tvaru „U". Nevýhodou tělesových parních gfnerátorů je velice obtížné a pracné dosažení vhod-
něho poměru průtočných ploch ze strany tekutého kovu a vody resp. páry. Používá se různých vytěsnitelů nebo trubek nekruhového průřezu. Navíc při poruše v tělesovém parogenerátoru je třeba dlouhodobě odstavit značný výkon — okolo 60 MW — nebo odstavit krátkodobě ooklo 500 MW pro opravu takovéto části. Nevýhodou článkového parního generátoru s články např. tvaru „U" je, že var vody probíná ve vodorovné trubce a může docházet v mezitrubkovém prostoru k rozvrstvení kapalné a plynné fáze. Parogenerátory z článků typu „U", vzhledem k minimálním poloměrům ohybu obalové trubky 2,5 d, kde d je vnější průměr obalové trubky, jsou náročné na prostor a propojovací potrubí mezi články zvyšuje spotřebu materiálu, pracnost a tedy i cenu. Výše uvedené nevýhody odstraňuje protiproudý výměník tspla typu trubka v trubce s teplosměnnými trubkami v plášti podle vynálezu, jehož podstata záleží v tom, že plášť výměníku je tvořen přímou svislou částí, přecházející v první ohyb, na který navazuje první přímá vodorovná část, přecházející v druhý ohyb, na který navazuje druhá přímá vodorovná část, přičemž ohyby leží v jedné rovině. Parní generátory z protiproudých výmění-
1 7 6 47 8
e
M
u
20
25
3o
1 76 4 7 S
ků tepla uspořádání trubka v trubce typu RO lze snadno zapojit do potrubního systému jaderné elektrárny, neboť vzhledem k velmi dobré kompenzační schopnosti článků lze přiváděči a odváděči komory provést jako pevné body. Vzhledem k vysokým tlakům ze strany vody, resp. páry, je výhodné provést plášť článků z bezešvých trubek. Pro dosažení vhodného poměru průtočných ploch ze strany tekutého kovu a vody, resp. páry, s ohledem na možnost uchycení teplosměnných trubek v trubkovnici, je výhodné u článků poblíž trubkovnice provést ohyby na teplosměnných trubkách a rozšíření obalové trubky u trubkovnic. Vhodnou nenáročnou úpravou je možno výměník tepla podle vynálezu upravit pro průtlačný parní generátor bez najíždějícího separátom tak, aby se dal použít jako parogenerátor s přirozenou cirkulací i jako průtlačný parogenerátor se separací páry. V první přímé vodorovné části lze zařadit vložené dvojité trubkovnice a provést otvor pro výstup páry k bubnu, resp. separátom a otvor pro vstup páry ze separátoru, resp. bubnu. Provedení parogenerátoru z protiproudélio výměníku tepla ' podle vynálezu dovoluje použít dvojitých trubkovnic. Příklady provedeni vynálezu jsou znázorněny na připojených výkresech, kde obr. 1 představuje celkový schematický pohled na protiproudý výměník tepla podle vynálezu, obr. 2 představuje konkrétní příklad provedení parního generátoru z protiproudého výměníku tepla podle vynálezu. Jak je znázorněno na obr. 1 protiproudý výměník tepla je tvořen z přímé svislé části 1, prvního ohybu 2, na který navazuje první přímá vodorovná část 3, druhý ohyb 4 a druhá přímá vodorovná část 5 tak, že tvar protiproudého výměníku tepla podle vynálezu připomíná řecké písmeno p. Uvnitř jsou teplosměnné trubky B, které jsou ukotveny do dvojitých trubkovnic 12 a sledují popsaný tvar protiproudého výměníku tepla podle vynálezu. Přímá svislá část 1 je opatřena spodním nátrubkem 8 a spodním hrdlem 11. Druhá přímá vodorovná část 5 je opatřena horním nátrubkem 9 a horním hrdlem 10. ťarní generátor, provedený z protiproudých výměníků tepla podle vynálezu, mů?e být použit jako tzv. přímý parní generátor PFTEDMÉT
•5
10
i5
2L,
as
50
as
«
u
50
s tekutým- kovem jako teplonositelem, i jako tzv. obrácený parní generátor s tekutým kovem jako teplonositelem. U tzv. přímého parního generátoru prim á m í médium, tj. tekutý kov, vstupuje do protiproudého výměníku tepla podle vynálezu horním nátrubkem 9, vyplňuje mezitrubkový prostor 7 a vystupuje spodním nátrubkem 8. Sekundární médium, tj. veda, vstupuje do protiproudéha výměníku tepla podle vynálezu spodním hrdlem 11, vyplňuje teplosměnné trubky 6 a vystupuje horním hrdlem 10. U tzv. obráceného parního generátoru, složeného z protiproudých výměníků tepla podle vynálezu, vstupuje do výměníku tepla primární médium, tj. tekutý kov, horním hrdlem 10, vyplňuje teplosměnné trubky 6 a vystupuje z výměníku tepla spodním hrdlem 11. Sekundární médium, tj. voda, vstupuje do protiproudého výměníku tepla spodním nátrubkem 8, vyplňuje mezitrubkový prostor 7 a vystupuje horním nátrubkem 9. Parní generátor, vytvořený z protiproudých výměníků tepla podle vynálezu je zvláště vhodný při použití jeko tzv. obrácený parogenerátor s tekutým kovem jako teplonositelem. Příklad užití tzv. obráceného parního generátoru je nakreslen na obr. ?. Primární médium, tj. tekutý kov 13 vstupuje do parního generátoru vstupní komorou 17, prochází horním hrdlem 10 a dvojitou trubkovnicí 12, rozděluje se do teplosměnných trubek 6, prochází druhou vloženou dvojitou trubkovnicí 21, spojuje se ve spojovací komůrce 19 a opět rozděluje v první vložené dvojité trubkovnici 20 do teplosměnných trubek 6, vystupuje spodním hrdlem 11, kde z jednotlivých protiproudech výměníků tepla podle vynálezu se tekutý kov 13 spojuje ve výstupní komoře 18. Sekundární médium, tj. voda 14, vstupuje do parního generátoru spodním nátrubkem 8, vyplňuje mezitrubkový prostor 7, prochází otvorem 15 pro výstup páry do separátoru páry nebo vodního bubnu. Ze separátoru páry nebo vodního bubnu postupuje pára otvorem 16 pro vstup páry, vyplňuje mezitrubkový prostor 7 a vystupuje z parního generátoru horním nátrubkem 9.
VYNALEZU
1. Protiproudý výměník tepla typu trubka upraven do nátrubku [9] v druhé přímé vodorovné části (5) pláště výměníku a výstup v trubce s teplosměnnými trubkami v plášti, vyznačující se tím, že plášť výměníku je es spodním nátrubkem [8] v přímé svislé částvořen přímou svislou částí (1), přecházejíti [1] výměníku, zatímco vstup sekundárnící v první ohyb [2], na který navazuje prvho média je tvořen spodním hrdlem (11) v ní přímá vodorovná část (3), přecházející v přímé svislé části (1) výměníku a výstup druhý ohyb (4), na který navazuje druhá horním hrdlem (10) v druhé přímé vodorovpřímá vodorovná část (5), přičemž ohyby 60 né části (5J. (2, 4] leží v jedné rovině. 3. Protiproudý výměník tepla podle bodu 2. Protiproudý výměník tepla podle bodu 1, vyznačený tím, že vstup tekutého kovu je 1, vyznačený tím, že vstup tekutého kovu je upraven do horního hrdla (10) v druhé pří-
1 7 B4 7 8
5
6
mé vodorovné části (5) plášte výměníku a výstup spodním hrdlem (11) v přímé svisié části (1) výměníku tepla, zatímco vstup sekundárního média je upraven spodním nátrubkem (8) v přímé svislé části [1] výměníku a výstup horním nátrubkem (9) v druhé přímé vodorovné části (5) výměníku. 4. Protiproudý výměník tepla podle bodu 2, vyznačený tím, že v první přímé vodorov-
né části [3] je zařazena první vložená dvojitá trubkovnice [20), spojená spojovací komůrkou (19) s druhou vloženou dvojitou trubkovnicí (21), přičemž před první vložei nou dvojitou trubkovnicí [20) je v plášti výměníku otvor (15) pro výstup páry a za druhou vloženou dvojitou trubkovnicí (21) otvor (16) pro vstup páry.
2 listy výkresů
severograíin, n. p., provozovna 32, Mott
176478
176478
