DE2948545C2 - Heat exchanger with several tube bundles, each surrounded by a tube jacket - Google Patents
Heat exchanger with several tube bundles, each surrounded by a tube jacketInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere zum Wärmetausch eines Primärgaskreislaufes mit einem Sekundärgaskreislauf eines Kernreaktors, mit mehreren, von je einem Rohrmantel umgebenen Rohrbündeln aus außenseitig von dem einen Fluid umströmten, innen von dem zweiten Fluid durchströmten Tauscherrohren, und mit einem kreisförmigen Ringraum zwischen dem Tauschermantel und einem hierzu achsparalellen, die Rohrbündel umgebenden, vom wärmeaufnehmenden Fluid durchströmten Zylindermantel. The invention relates to a heat exchanger, in particular for exchanging heat in a primary gas circuit with a secondary gas circuit of a nuclear reactor, with several, each surrounded by a tubular jacket Tube bundles from one fluid flowed around on the outside and the second fluid flowed through on the inside Exchanger tubes, and with a circular annulus between the exchanger shell and one for this purpose, axially parallel, the tube bundle surrounding the cylinder jacket through which the heat-absorbing fluid flows.
Durch die AT-PS 3 41 553 ist bereits ein Wärmetauscher dieser Art bekannt Um den Nachteil U-förmiger Tauscherrohre mit einem gemeinsamen Rohrboden für die Rohrenden zu vermeiden, andererseits die Fluide über eine lange Rohrstrecke aufeinander einwirken zu lassen, sind die Rohre in Gruppen zu je zwei parallelen, axial nebeneinander und an ihren unteren Enden miteinander verbundenen Rohrbündeln angeordnet Hierbei wird zwar der Außenmantel des Tauschers von dem abgekühlten, wärmeabgebenden Fluid in dem Ringraum beaufschlagt, das ca. 9500C heiße wärmeabgebende Fluid trifft auf den obersten Rohrboden, das ca. 500-6500C heiße, teilweise abgekühlte Fluid trifft auf den unteren Rohrboden des ersten Rohrbündels, wie auch der untere Rohrboden des zweiten Rohrbündels einer Temperatur von 500 bis 6500C ausgesetzt ist Der Ausbau von Tauscherrohren bedingt darüber hinaus ein Ausbauen eines Sammel- bzw. Verteilerkastens mit allen daran angeordneten Rohren.A heat exchanger of this type is already known from AT-PS 3 41 553 two parallel tube bundles each arranged axially next to one another and connected to one another at their lower ends. Here, although the outer jacket of the exchanger is acted upon by the cooled, heat-emitting fluid in the annulus, the heat-emitting fluid with a temperature of approx. 950 0 C hits the top tube sheet, which is approx . 500-650 0 C hot, partially cooled fluid encounters the lower tube plate of the first tube bundle, as well as the lower tube plate of the second tube bundle is subjected to a temperature from 500 to 650 0 C. the expansion of exchanger tubes due beyond a Removing a collection or distribution box with all pipes arranged on it.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, den Ringraum an dem Außenmantel gleichfalls mit kaltem Fluid zu beaufschlagen, da dieser Mantel druckbeaufschlagt ist (rd. 40 bar), dabei jedoch die Fläche heißbeaufschlagter Teile und Abschnitte gering zu halten und die Möglichkeit zu bieten, die Rohre leicht und schnell auswechseln zu können.In contrast, the invention is based on the object, the annular space on the outer jacket as well to pressurize with cold fluid, since this jacket is pressurized (approx. 40 bar), but the To keep the area of parts and sections exposed to heat small and to offer the possibility of opening the pipes easily and can be changed quickly.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs vorgesehen. Die Merkmale der Unteransprüche dienen der Weiterentwicklung und Verbesserung der Merkmale des Hauptanspruchs.To solve this problem, the features of the characterizing part of the main claim are provided. The features of the subclaims serve to further develop and improve the features of the main claim.
Der Vorteil des Wärmetauschers nach der Erfindung offenbart sich darin, daß der Außenmantel des Tauschers durch das kalte wärmeaufnehmende Medium beaufschlagt wird, die Beaufschlagung von nicht isolierten Rohrboden vermindert bzw. ganz vermieden wird und es im wesentlichen nur des Lösens der oberen Rohrkragen bedarf, um ein Rohrbündel aus 6—18 Rohren auszubauen.The advantage of the heat exchanger according to the invention is revealed in the fact that the outer shell of the Exchanger is acted upon by the cold heat-absorbing medium, the application of not insulated tube sheet is reduced or avoided entirely and it is essentially only the loosening of the upper Pipe collar is required to build a pipe bundle of 6-18 pipes.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigtIn the drawing, an embodiment of the heat exchanger according to the invention is shown, and although shows
F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch den stehenden Austauscher undF i g. 1 shows a vertical section through the standing exchanger and
F i g. 2 ein Detail eines Rohrbündels.
Der für den Wärmetausch zwischen einer nuklearen Wärmequelle und einem Sekundär- oder Zwischenkreislauf
vorgesehene Wärmetauscher nimmt das wärmeabgebende Fluid mit einer Temperatur von ca.
9500C bei einem Druck von ca. 40 bar auf, während das wärmeaufnehmende Medium bei etwa gleichgroßem
Druck auf eine Temperatur von etwa 9000C erwärmt wird. Die Austrittstemperaturen des wärmeabgebenden
wie des wärmeaufnehmenden Mediums liegen bei rd. 200 bis 25O0C. Hieraus resultiert eine hohe thermische
Belastung des Materials der Bauteile des Wärmetauschers. F i g. 2 a detail of a tube bundle.
The intended for heat exchange between a nuclear heat source and a secondary or intermediate circuit heat exchanger takes the exothermic fluid having a temperature of about 950 0 C at a pressure of about 40 bar, while the heat-absorbing medium at about the same high pressure to a temperature of about 900 0 C is heated. The exit temperatures of the heating as the heat-receiving medium are at approx. 200 to 25O 0 C. This results in a high thermal load of the material of the components of the heat exchanger.
Dieser besitzt einen mittleren Abschnitt in Form eines zylindrischen Außenmantels 1, der entweder selbst zur Jruckaufnahme geeignet ist oder aber in einen Baukörper z. B. aus vorgespanntem Beton eingesetzt ist. Den Abschluß des mittleren WärmeaustauscherteilsThis has a central portion in the form of a cylindrical outer shell 1, which is either itself to Jruckaufnahme is suitable or in a building z. B. is used from prestressed concrete. The completion of the middle part of the heat exchanger
bildet eine obere horizontale Deckelwand 2 sowie eine untere Bodenwand 3, von denen die Deckelwand (2) den Innenraum des Austauschers mit den darin angeordneten, unten noch näher beschriebenen Tclen und den Kopfraum 4 voneinander trennt, in den das abgebende Fluid mit einer Temperatur von rund 950° C eingeleitet wird. Aus dem Fußraum 5 unterhalb der Bodenwand 3 strömt das seiner Wärme entledigte Primärfluid bei einer Temperatur von rd. 250°C ab. — Der Kopfraum 4 ist mit einer Isolierauskleidung 6 versehen.forms an upper horizontal top wall 2 and a lower bottom wall 3, of which the top wall (2) the Interior of the exchanger with the Tclen and the Tclen arranged therein, described in more detail below Headspace 4 separates from one another, into which the dispensing fluid is introduced at a temperature of around 950.degree will. The primary fluid, which has lost its heat, flows in from the footwell 5 below the bottom wall 3 a temperature of around 250 ° C. - The head space 4 is provided with an insulating lining 6.
Parallel zu der Wand 2 und dem Boden 3 erstreckt sich im zylindrischen Innenraum ein Zwischenboden 7, dessen Rand 8 zwischen sich und dem Mantel 1 einen Ringspalt 9 frei läßt, durch den das aufzuwärmende Fluid in einen Ringraum 10 gelangen kann. Hierzu tritt das aufzuwärmende Fluid durch eine öffnung 11 in dem Mantel 1 in Nähe der Deckelwand 2 in eine Kammer 12 zwischen dieser Wand und dem Zwischenboden 7 ein, um von dort in Richtung der Pfeile Püber den Ringspalt 9 in den Ringraum 10 zu gelangen.An intermediate floor 7 extends in the cylindrical interior space parallel to the wall 2 and the floor 3, the edge 8 of which leaves an annular gap 9 between itself and the jacket 1, through which the to be heated Fluid can get into an annular space 10. For this purpose, the fluid to be heated passes through an opening 11 in the Jacket 1 in the vicinity of the top wall 2 in a chamber 12 between this wall and the intermediate floor 7, from there in the direction of the arrows P over the annular gap 9 to get into the annular space 10.
Parallel und unterhalb des Zwischenbodens 7 des Austauschers ist ein weiterer Boden 13 angeordnet, der wie der Boden 7 durch nicht dargestellte Flossen oder Streben mit der Wand 1 verbunden sein kann. Zwischen diesen beiden Böden 7,13 wird ein Raum 14 gebildet, in den der Austrittsstutzen 15 für das aufgewärmte Sekundärfluid mündet. Über einen Sektor von ca. 45 Grad überhalb des Stutzens 15 ist eine horizontale Schürze 16 angeordnet, durch die das kalte, aus der öffnung 11, einströmende Sekundärfluid daran gehindert wird, den Austrittsstutzen 15 zu beaufschlagen. Darüber hinaus kann der Austrittsstutzen 15 auf Höhe des Ringraumes 10 mit einer Isolierung 17 versehen sein.A further floor 13 is arranged parallel to and below the intermediate floor 7 of the exchanger, which how the bottom 7 can be connected to the wall 1 by fins or struts (not shown). Between a space 14 is formed in these two floors 7.13 which the outlet connection 15 for the heated secondary fluid opens. Over a sector of approx. 45 Degree above the nozzle 15 is a horizontal skirt 16, through which the cold, from the Opening 11, the inflowing secondary fluid prevented is to act on the outlet nozzle 15. In addition, the outlet connection 15 can be at the height of the annular space 10 can be provided with insulation 17.
Zwischen der Deckelwand 2 bzw. dem oberen Rand der Isolierauskleidung 6 des Raumes 4 erstrecken sich etwa bis auf Höhe des Bodens 7 eine Mehrzahl paralleler, vertikaler und mit der allgemeinen Bezugsziffer 18 versehener Mantelaustauscher. Diese bestehen aus einem Außenrohr 19, dessen Ende 19a in den Zwischenboden 7 eingelassen ist, ferner aus einem Rohr 20, das sich bis in den unteren Abschnitt des Austauschers erstreckt, und ferner aus einem dritten Rohr 21, das über den kragenartigen Ringteil 22 mit dem Außenrohr 19 verbunden ist, wobei das obere Ende 20a des langen Rohres 20 im Abstand von dem kragenförmigen Ringteil 22 derart endet, daß das betreffende Fluid an dem kragenförmigen Ringteil 22 aus dem Zwischenraum zwischen den Rohren 19,20 in den Zwischenraum zwischen den Rohren 20, 21 überzutreten vermag. — Der Ringraum zwischen den Rohren 19, 20 mündet in den Raum 14 zwischen den Böden 7, 13, während der Zwischenraum zwischen den Rohren 20, 21 in den Innenraum des Rohres 20 in dessen mittleren Abschnitt 23 mündet, in dem ein Rohrbündel 24 aus mehreren, vorzugsweise 6 bis 18 dünnen Rohren 25 angeordnet ist. Diese Rohre (F i g. 2) sind mit ihrem oberen Ende 25a in den Boden 26 des Rohres 21 eingelassen und bilden in axialer Richtung des Rohrbündels 24 kurze, übereinander gelegene gewendelte Abschnitte 27 derart, daß, wie Fig. 1 erkennen läßt, die gewendelten Abschnitte der ω> einzelnen Rohre übereinander gelegen sind. So bildet, wie Fig. 1 erkennen läßt, das rechte Rohr 25a die oberste Wendel 27a, während das zweite Rohr 256 die zweite Wendel 276 bildet. Die jeweils nicht gewendelten Rohrabschnitte durchsetzen gestreckt die gewendelten *>5 Abschnitte der übrigen Rohre. Jedes der Rohre 25 trägt somit zwischen seinen geraden Endabschnitten 25i>, 25c einen eigenen Kompensator, so daß es möglich ist, die unteren geraden Enden 28 der Rohre 25 von einem dünnen Boden 29 aufnehmen zu lassen, der den Abschluß eines topfartigen Teils 30 in der Ausnehmung 31 der Bodenwand 3 des Austauschers bildetBetween the top wall 2 and the upper edge of the insulating lining 6 of the space 4 extend approximately up to the level of the bottom 7, a plurality of parallel, vertical and with the general reference number 18 provided shell exchanger. These consist of an outer tube 19, the end 19a of which into the Intermediate floor 7 is embedded, furthermore from a tube 20, which extends into the lower portion of the Exchanger extends, and also from a third tube 21, which over the collar-like ring part 22 with the Outer tube 19 is connected, the upper end 20a of the long tube 20 at a distance from the collar-shaped Ring part 22 ends in such a way that the fluid in question on the collar-shaped ring part 22 from the space between the tubes 19, 20 is able to pass into the space between the tubes 20, 21. - The annular space between the tubes 19, 20 opens into the space 14 between the floors 7, 13, during the Space between the tubes 20, 21 in the interior of the tube 20 in its central section 23 opens, in which a tube bundle 24 of several, preferably 6 to 18 thin tubes 25 is arranged. These tubes (FIG. 2) are let with their upper end 25a in the bottom 26 of the tube 21 and form in axial direction of the tube bundle 24 short, superposed coiled sections 27 such that, as Fig. 1 shows the coiled sections of the ω> individual tubes are located one above the other. As shown in FIG. 1, the right tube 25a forms the uppermost helix 27a, while the second tube 256 forms the second helix 276. The not coiled in each case Pipe sections stretched through the coiled *> 5 Sections of the remaining pipes. Each of the tubes 25 thus carries between its straight end sections 25i>, 25c its own compensator so that it is possible to remove the lower straight ends 28 of the tubes 25 from one To let take up thin bottom 29, the conclusion of a pot-like part 30 in the recess 31 forms the bottom wall 3 of the exchanger
In dem Bereich unterhalb des Bodens 13 ist der Raum zwischen den einzelnen Rohren 20 mit einem Füll- und Isoliermaterial 32 ausgefüllt Dieses reicht bis zu einem Abstand a von der unteren Bodenwand 3 und bildet dort mit dieser eine untere Kammer 33, die in Verbindung mit dem Ringraum 10 steht Dieser kann gegenüber dem Füll- und Isoliermaterial 32 durch eine dünne Wand 34 getrennt sein.In the area below the bottom 13, the space between the individual tubes 20 is filled with a filling and insulating material 32. This extends up to a distance a from the lower bottom wall 3 and forms with this a lower chamber 33, which in connection with the Annular space 10 stands. This can be separated from the filling and insulating material 32 by a thin wall 34.
Das wärmegebende Primärfluid tritt aus der Kopfkammer 4 in das Innere der Rohre 21 ein, um von dort in die Einzelrohre 25 des Rohrbündeis 24 zu gelangen. Mit einer Temperatur von ca. 250° C tritt es in den Fußraum 5 ein, um von dort im Kreislauf wieder der Wärmequelle, d. h. dem Reaktor zugeführt zu werden.The heat-emitting primary fluid emerges from the head chamber 4 into the interior of the tubes 21 in order from there into the individual tubes 25 of the tube bundle 24 to arrive. It enters the footwell at a temperature of approx. 250 ° C 5 in order to recirculate the heat source from there, d. H. to be fed to the reactor.
Das wsrmeaufnehmende Medium tritt über die Öffnung 11 in die Kammer 12 ein, um von dort über den Spalt 9 in den Ringraum 10 geleitet zu werden, wobei durch die Schürze 16 ein unmittelbares Eintreten des Fluids in den Raum 10 vermieden wird. Das aufzuwärmende Sekundärmedium gelangt dann in Richtung der Pfeile 5 in die Rohre 20 und an das Rohrbündel 24, um dort Wärme aufzunehmen. Im weiteren Strömungsverlauf strömt das Sek.jndärmedium zwischen die Rohre 20,21 einerseits und 19,20 andererseits, um in Richtung des Pfeiles K >n den Sammelraum 14 zu gelangen, um mit einer Temperatur von ca. 900° C über den Austrittsstutzen 15 abgezogen zu werden. Der Raum 14 ist von der Ringwand 35 begrenzt, die von dem Stutzen 15 durchsetzt ist und zusätzlich isoliert sein kann.The heat-absorbing medium enters the chamber 12 via the opening 11 in order to be conducted from there via the gap 9 into the annular space 10, the skirt 16 preventing the fluid from entering the space 10 directly. The secondary medium to be heated then passes in the direction of the arrows 5 into the tubes 20 and onto the tube bundle 24 in order to absorb heat there. In the further course of the flow, the secondary medium flows between the pipes 20, 21 on the one hand and 19, 20 on the other hand in order to reach the collecting space 14 in the direction of the arrow K > n, in order to be drawn off via the outlet connection 15 at a temperature of approx. 900 ° C to become. The space 14 is delimited by the annular wall 35, which is penetrated by the connector 15 and can also be isolated.
Zum Entfernen eines Rohrbündels 24 mit seinen Rohren 25 und dem Rohr 21 bedarf es nur des gering arbeitsaufwendigen Durchtrennens des dünnen Bodens 29 und des Entfernens des Ringteils 22, um das Rohrbündel 24 aus dem Austauscher herausziehen zu können.Only a small amount is required to remove a tube bundle 24 with its tubes 25 and the tube 21 laborious severing of the thin base 29 and the removal of the ring part 22 to the To be able to pull tube bundle 24 out of the exchanger.
Der Raum 5 und die Kammer 33 werden von kaltgehenden Fluiden durchströmt, so daß die Bodenwand 3 dünn ausgeführt werden kann, da beidseits der Wand nur gering unterschiedliche Drücke herrschen und die Rohrbündel hängend die Bodenwand nicht belasten. Einzig der Boden 7 und die den Raum 14 begrenzende Wand 35 bedürfen einer guten Isolation zwischen den kaltgehenden und warmgehenden Strömungsabschnitten beider Fluide.The space 5 and the chamber 33 are traversed by cold fluids, so that the bottom wall 3 can be made thin, as there are only slightly different pressures on both sides of the wall and the tube bundle hanging does not load the floor wall. Only the floor 7 and the room 14 delimiting wall 35 require good insulation between the cold and warm flow sections both fluids.
Zur Abschirmung der heißes Sekundärfluid führenden Rohre 19 gegenüber dem kalten Sekundärfluid sind die Rohre 19 mit Schutzmänteln 36 umgeben, die sich zwischen der Deckelwand 2 und dem Zwischenboden 7 erstrecken.To shield the pipes 19 carrying the hot secondary fluid from the cold secondary fluid, the Pipes 19 are surrounded by protective jackets 36, which are located between the top wall 2 and the intermediate floor 7 extend.
Die Wand 1 des Wärmetauschers bedarf, da in dem Zwischenraum 10 das noch kühle aufzuwärmende Fluid strömt, ebensowenig einer aufwendigen Wärmeisolierung wie der obere Abschnitt der Wand 1 auf Höhe der Kammer 12, in die das wärmeaufnehmende Fluid bei einer Temperatur von ca. 200 Grad einströmt. — Die Isolation zwischen den Rohrbündeln 24 und dem kaltgehenden Teil des Strömungsweges des wärmeaufnehmenden Fluids wird durch die Dichtungs- und Isolierpackung 32 erzielt.The wall 1 of the heat exchanger requires, as in the space 10, the still cool fluid to be heated flows, just as little of a complex thermal insulation as the upper portion of the wall 1 at the level of the Chamber 12, into which the heat-absorbing fluid flows at a temperature of approx. 200 degrees. - The Isolation between the tube bundles 24 and the cold part of the flow path of the heat absorbing Fluids is obtained through the sealing and isolation packing 32.
Wie F i g. 2 erkennen läßt, kann der oberste gerade Abschnitt der Rohre 25 von einem Mantel 37 umschlossen sein.Like F i g. 2 shows, the uppermost straight section of the tubes 25 can be covered by a jacket 37 be enclosed.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19792948545 DE2948545C2 (en) | 1979-12-03 | 1979-12-03 | Heat exchanger with several tube bundles, each surrounded by a tube jacket |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19792948545 DE2948545C2 (en) | 1979-12-03 | 1979-12-03 | Heat exchanger with several tube bundles, each surrounded by a tube jacket |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2948545B1 DE2948545B1 (en) | 1981-04-09 |
DE2948545C2 true DE2948545C2 (en) | 1981-11-19 |
Family
ID=6087454
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19792948545 Expired DE2948545C2 (en) | 1979-12-03 | 1979-12-03 | Heat exchanger with several tube bundles, each surrounded by a tube jacket |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2948545C2 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT341553B (en) * | 1976-03-04 | 1978-02-10 | Simmering Graz Pauker Ag | WARM TRANSFER |
-
1979
- 1979-12-03 DE DE19792948545 patent/DE2948545C2/en not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT341553B (en) * | 1976-03-04 | 1978-02-10 | Simmering Graz Pauker Ag | WARM TRANSFER |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2948545B1 (en) | 1981-04-09 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |