DE2653721A1 - Tube bundle for heat exchanger in nuclear plant - has hexagonal blocks around tube ends in honeycomb pattern forming tube plates - Google Patents

Abstract

Mfr. of a heat exchanger tube bundle composed of parallel, straight tubes, on the principle of a tube plate at each end of the bundle, is as follows. Each end of each tube is inserted into a hexagonal prism having a central bore and is connected to the prism by a seam of weld or solder. The hexagonal prisms are arranged in a honeycomb pattern, their faces abutting one another, adjacent prisms are connected together by a weld seam or solder seam, so that the prisms themselves constitute the tube plate or a part of it. Used partic. for closed gas turbine circuits of a nuclear power plant, where all the circuit components may be contained in an integrated layout in the pressure vessel itself. Used partic. for a tube bundle of ceramic material. A number of tubes of small dia. can be economically combined to tube bundles with a close spacing between individual tubes, enabling compact heat exchangers to be produced. In particular a large number of tube bundles can be rapidly assembled for a large plant operating at high pressure differences. The mfr. of large, expensive forgings for the tube plate is unnecessary. The prisms themselves can be made from drawn material. The method is also suitable for large-dia. tubes with a large spacing.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Method of making a

Wärmetauscher-Rohrbündels Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aus parallel angeordneten Geradrohren bestehenden Wärmetauscher-Rohrbündels, bei dem die Enden der Rohre beidseitig in Rohrböden eingesetzt sind. Heat exchanger tube bundle The invention relates to a method for Production of a heat exchanger tube bundle consisting of straight tubes arranged in parallel, in which the ends of the tubes are inserted into tube sheets on both sides.

Rohrbündel-Wärmetauscher werden bevorzugt in geschlossenen Gasturbinenanlagen und in der Kernkraftwerkstechnik verwendet, wo sie beispielsweise beim sogenannten integrierten Kernreaktor im selben Durckbehälter wie der Reaktorkern liegen.Shell and tube heat exchangers are preferred in closed gas turbine systems and used in nuclear power plant technology, where it is used, for example, in the so-called integrated nuclear reactor in the same pressure vessel as the reactor core.

So wird in der deutschen Offenlegungsschrift 2 120 544 ein aus parallel angeordneten Einzelelementen bestehender Wärmetauscher beschrieben, bei dem die Einzelelemente oder Rohrbündel einen runden oder polygonalen Querschnitt besitzen und die Austauscherrohre in Rohrböden eingesetzt sind.For example, in German Offenlegungsschrift 2 120 544, a from parallel arranged individual elements of existing heat exchangers described in which the Individual elements or tube bundles have a round or polygonal cross-section and the exchanger tubes are inserted in tube sheets.

Weitere Rohrbündel-Wärmetauscher sind in den deutschen Offenlegungsschriften 24 24 355 und 24 30 161 dargestellt. Sie bestehen aus einer Vielzahl von Rohrbündeln, die von beidseitig offenen Leitmänteln umgeben sind und mit den zugehörigen Rohrböden Boxen bilden. Um den in einem Kernkraftwerk zur Verfügung stehenden Raum optimal auszunutzen, sind die Boxen im Grundriß im Sechseckgitter angeordnet, und die Rohrböden jeder Seite sind in horizontaler Richtung gegeneinander versetzt. Eine weitere Verbesserung der Wärmeübertragungsleistung ist bei vorgegebenem Gesamtvolumen des Wärmetauschers mit den bisher üblichen Herstellungsverfahren nicht möglich, da ein bestimmter Mindestabstand zwischen den Rohren eines Bündels nicht unterschritten werden kann.Further tube bundle heat exchangers are in the German Offenlegungsschriften 24 24 355 and 24 30 161 are shown. They consist of a large number of tube bundles, which are surrounded by guide jackets open on both sides and with the associated tube sheets Form boxes. To make the most of the space available in a nuclear power plant The boxes are arranged in the plan in a hexagonal grid, and the tube sheets each side are offset from one another in the horizontal direction. Another improvement the heat transfer capacity is for a given total volume of the heat exchanger not possible with the manufacturing processes customary up to now, as a certain minimum distance between the tubes of a bundle cannot be fallen below.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kostensparendes Herstellungsverfahren für das eingangs beschriebene Wärmetauscher-Rohrbündel anzugeben, das die Verarbeitung von Rohren mit vorzugsweise kleinem Durchmesser zu Rohrbündeln mit einer engen Rohrteilung gestattet, so daß die Herstellung kompakter Wärmetauscher möglich wird.The invention is therefore based on the object of a cost-saving Specify the manufacturing process for the heat exchanger tube bundle described at the beginning, that is, the processing of tubes, preferably with a small diameter, into tube bundles allowed with a narrow pipe spacing, so that the manufacture of compact heat exchangers becomes possible.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfinlung dadurch gelöst, daß auf jedes Rohrende ein mit einer zentralen zylindrischen Bohrung versehenes Sechskantprisma geschoben und mit dem Rohrende durch eine Lötnaht verbunden wird und daß die Sechskantprismen jeder Seite des Rohrbündels wabenförmig angeordnet werden, wobei benachbarte Sechskantprismen durch eine Lötnaht miteinander verbunden werden.This object is achieved according to the invention in that on each Tube end a hexagonal prism provided with a central cylindrical bore is pushed and connected to the pipe end by a soldered seam and that the hexagonal prisms each side of the tube bundle are arranged in a honeycomb shape, with adjacent hexagonal prisms be connected to each other by a soldered seam.

Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird es möglich, die Bauzeit für Wärmetauscher, insbesondere für große und mit hohen Differenzdrücken betriebene Einheiten, zu verkürzen, da das zeitraubende Einschweißen einzelner Rohre in die Rohrböden entfällt. Als weiterer Vorteil wird genannt, daß die Herstellung von großen und damit teuren Schmiedestücken zur Anfertigung der Rohrböden nicht mehr erforderlich ist. Die Sechskantprismen werden wie die Austauscherrohre aus gezogenem Material hergestellt.By using the method according to the invention, it is possible the construction time for heat exchangers, especially for large and high differential pressures operated units, since the time-consuming welding of individual pipes in the tube sheets is not required. Another advantage is mentioned that the production of large and therefore expensive forgings for the production of the tube sheets more is required. The hexagonal prisms are made like the exchanger tubes drawn material.

Es lassen sich sowohl Wärmetauscher-Rohrbündel mit kleinem Rohrdurchmesser und kleinem Rohrteilungsverhältnis als auch solche mit größerem Rohrdurchmesser und großem Rohrteilungsverhältnis realisieren. Die erstgenannten Rohrbündel können wegen ihrer kompakten Bauweise mit besonderem Vorteil in Wärmetauschern zur Anwendung kommen, die Teil einer integrierten Kernreaktoranlage sind. Dabei kann es sich um Kernreaktoranlagen zur Erzeugung von Prozeßwärme oder zur Erzeugung von elektrischer Energie mit Hilfe von Gas- oder Dampfturbinen handeln.Both heat exchanger tube bundles with small tube diameters can be used and a small pipe division ratio as well as those with a larger pipe diameter and realize a large pipe division ratio. The first-mentioned tube bundle can because of their compact design with particular advantage in heat exchangers that are part of an integrated nuclear reactor facility. It can be Nuclear reactor systems for generating process heat or for generating electrical Trade energy with the help of gas or steam turbines.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei der Herstellung von Wärmetauscher-Rohrbündeln aus keramischem Material angewandt werden, die für den Einsatz bei hohen Temperaturen besonders geeignet sind.The method according to the invention can also be used in the production of heat exchanger tube bundles Made of ceramic material, intended for use at high temperatures are particularly suitable.

In der Zeichnung ist ein Ausschnitt aus einem Rohrbündel schematisch dargestellt, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Die Figuren zeigen im einzelnen: Fig. 1 einen Teil des Rohrbündels in Seitenansicht, teilweise geschnitten, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 einen Längsschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2.A section of a tube bundle is shown schematically in the drawing shown, which is produced by the method according to the invention. The figures show in detail: FIG. 1 a part of the tube bundle in side view, partially section, Fig. 2 shows a cross section along the line II-II of Fig. 1 in an enlarged Scale, FIG. 3 shows a longitudinal section along the line III-III in FIG. 2.

In der Fig. 1 sind drei Rohre 1 eines Wärmetauscher-Rohrbündels zu erkennen, die mit ihren Rohrenden 3 in einen Rohrboden 2 eingesetzt sind. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Rohrboden 2 aus einer Vielzahl von Sechskantprismen 4 zusammengefügt, die wabenförmig angeordnet und untereinander durch eine Lötnaht 5 verbunden sind. Jedes Sechskantprisma 4 weist eine zentrale zylindrische Bohrung 6 auf, die eines der Rohrenden 3 aufnimmt. Jedes Rohrende 3 ist mit dem ihn umgebenden Sechskantprisma ebenfalls durch eine Lötnaht 7 verbunden.In FIG. 1, three tubes 1 of a heat exchanger tube bundle are closed recognize that are inserted with their tube ends 3 in a tube sheet 2. How out 2, the tube sheet 2 is made up of a large number of hexagonal prisms 4 joined together, which are arranged in a honeycomb shape and are connected to one another by a soldered seam 5 are connected. Each hexagonal prism 4 has a central cylindrical bore 6, which receives one of the pipe ends 3. Each pipe end 3 is with the one surrounding it Hexagonal prism also connected by a solder seam 7.

Claims (2)

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines aus parallel angeordneten x 9 Geradrohren bestehenden Wärmetauscher-Rohrbündels, bei dem die Enden der Rohre beidseitig in Rohrböden eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedes Rohrende (3) ein mit einer zentralen zylindrischen Bohrung (6) versehenes Sechskantprisma (4) geschoben und mit dem Rohrende (3) durch eine Lötnaht (7) verbunden wird und daß die Sechskantprismen (4) jeder Seite des Rohrbündels wabenförmig angeordnet werden, wobei benachbarte Sechskantprismen (4) durch eine Lötnaht (5) miteinander verbunden werden. Claims 1. A method for producing a from parallel x 9 straight tubes existing heat exchanger tube bundle with the ends of the tubes are used on both sides in tube sheets, characterized in that on each tube end (3) a hexagonal prism provided with a central cylindrical bore (6) (4) is pushed and connected to the pipe end (3) by a soldered seam (7) and that the hexagonal prisms (4) on each side of the tube bundle are arranged in a honeycomb shape adjacent hexagonal prisms (4) by a soldered seam (5) get connected. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung auf Wärmetauscher-Rohrbündel aus keramischem Material.2. The method according to claim 1, characterized by its application on heat exchanger tube bundle made of ceramic material.