ES2253999A1 - Intercambiador de calor y, en particular, generador de vapor con fondo convexo. - Google Patents
Intercambiador de calor y, en particular, generador de vapor con fondo convexo.Info
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Abstract
Intercambiador de calor y, en particular, generador de vapor con fondo convexo. El generador de vapor (1) presenta una envoltura externa (2) que tiene un eje (8) en una disposición vertical cuando el intercambiador se halla en servicio, un haz de tubos que tiene partes rectas paralelas entre sí y al eje (8) del intercambiador de calor (1) en el interior de la envoltura externa (2), por lo menos una placa tubular (4) que tiene unos orificios pasantes en los que quedan fijados los tubos del haz y por lo menos una caja de agua que tiene una pared (6) de revolución, alrededor del eje (8) del intercambiador de calor (1) fijada a la placa tubular (4) en la parte inferior del intercambiador de calor. La superficie (14a) del fondo macizo (14) del intercambiador de calor presenta por lo menos un punto central dispuesto sensiblemente según el eje del intercambiador de calor (1) al nivel más alto con relación al conjunto de los puntos de la superficie interna (14a) del fondo (14) del intercambiador decalor. El conjunto de los puntos de la superficie interna (14a) del fondo (14) está situado por encima de una superficie cónica (23) que tiene como vértice el punto central al nivel más alto de la superficie interna (14a) del fondo (14), un eje paralelo al eje (8) del intercambiador de calor y un semi-ángulo en el vértice de alrededor de 80º.
Description
Intercambiador de calor y, en particular,
generador de vapor con fondo convexo.
La invención se refiere a un intercambiador de
calor y, en particular, a un generador de vapor para un reactor
nuclear de agua a presión, que tiene una caja de agua de fondo plano
o convexo.
Los reactores nucleares enfriados por agua a
presión presentan generadores de vapor, que aseguran el
calentamiento y la vaporización de agua de alimentación por
intercambio de calor con el agua de refrigeración a presión del
reactor nuclear. El agua de refrigeración circula en una parte
primaria del generador de vapor que representa el volumen interno de
tubos de intercambio de un haza de tubos y una o varias cajas de
agua, que aseguran la distribución de agua primaria de refrigeración
en los tubos del haz y la recuperación del agua de refrigeración
primaria que haya circulado por el interior de los tubos. El
generador de vapor presenta además una envoltura externa que rodea
al haz y que delimita una parte secundaria del generador de vapor,
en la que se introduce agua de alimentación que es hecha circular en
contacto con la superficie exterior de los tubos del haz, para
calentarse y vaporizarse, siendo recuperado el vapor producido en la
parte secundaria del generador de vapor, paras ser enviada a la
turbina de la central, después de separación y secado del agua
residual.
Los generadores de vapor del reactor con agua a
presión pueden presentar un haz de tubos en U, cuyos extremos están
fijados a unos orificios que atraviesan una placa tubular, de manera
que cada uno desemboque, por un primer extremo, en un primer
compartimiento de la caja de agua fijada bajo la placa tubular y,
por su segundo extremo, en un segundo compartimiento de la caja de
agua. Los dos compartimientos de la caja de agua están separados uno
del otro por una placa divisoria. La caja de agua constituye, en
este caso, la parte inferior del generador de vapor en su posición
de servicio, siendo vertical el eje del generador de vapor, que es
un eje común a la envoltura exterior, de forma general cilíndrica,
al haz de tubos y a las cajas tubulares.
Los generadores de vapor de los reactores
nucleares con agua a presión pueden ser igualmente unos generadores
con tubos rectos, quedando fijados los extremos de cada uno de los
tubos del haz con tubos paralelos, en un orificio que atraviesa una
primera placa tubular y en un orificio que atraviesa una segunda
placa tubular, quedando fijadas, respectivamente, una primera y una
segunda cajas de agua, sobre la primera y la segunda placas
tubulares. El generador de vapor presenta, además, una envoltura
externa que rodea al haz y delimita la parte secundaria del
generador de vapor entre la primera y la segunda placas
tubulares.
En su posición de servicio, el eje del generador
de vapor es vertical. Una de las cajas de agua queda dispuesta en la
parte inferior del generador de vapor, por debajo de la primera
placa tubular, y la segunda caja de agua queda dispuesta por encima
de la segunda placa tubular, en la parte superior del generador de
vapor. La primera caja de agua asegura el reparto del agua de
refrigeración primaria del reactor nuclear en los tubos del haz del
generador de vapor y la segunda caja de agua fijada a la segunda
placa tubular en la parte superior del generador de vapor, la
recuperación del agua de refrigeración que ha circulado por el
interior de los tubos del haz.
Las cajas de agua de los generadores de vapor de
los reactores nucleares con agua a presión presentan una pared de
revolución generalmente semiesférica o
cilindro-semiesférica, que es acoplada a las placas
tubulares correspondientes en una disposición coaxial.
La pared de revolución de las cajas de agua es
atravesada por unas aberturas que aseguran la entrada de agua
primaria de refrigeración en la caja de agua o la evacuación del
agua de refrigeración al exterior de la caja de agua, así como por
unas aberturas que constituyen unas aberturas u orificios de acceso
de las cajas de agua.
Las cajas de agua de los generadores de vapor
dispuestas en la parte inferior del generador, es decir, la caja de
agua única con dos compartimientos de los generadores de vapor con
tubos en U, o la caja de agua de los generadores con tubos rectos
que asegura el reparto de agua de refrigeración primaria en el
interior de los tubos del haz, presentan una pared cuyas aberturas
que las atraviesan están desplazadas lateralmente con relación al
eje del generador de vapor, quedando los ejes de duchas aberturas
inclinados con relación al eje del generador de vapor.
En el caso de un generador de vapor con tubos en
U, en cada uno de los compartimientos de la caja de agua desembocan
una abertura según la cual queda dispuesta una conducción de
conexión al circuito primario del reactor nuclear y una abertura que
constituye un orificio de acceso. En el caso de los generadores de
vapor con tubos rectos, en la caja de agua situada en la parte
inferior del generador de vapor desembocan una o dos aberturas según
las cuales quedan dispuestas una o dos conducciones de conexión al
circuito primario y, por lo menos, una abertura de acceso.
La pared de las cajas de agua dispuestas en la
parte inferior de los generadores de vapor presenta una parte
central, alrededor del eje del generador de vapor, entre los bordes
internos de las aberturas con bocas situadas hacia el eje del
generador de vapor, que es una parte completamente maciza y que será
denominada, en cuanto sigue, fondo del generador de vapor. La
superficie interna del fondo del generador de vapor que es cóncava,
puede estar definida por un contorno lineal tangente al lado interno
de las aberturas que atraviesan la pared de la caja de agua. En el
caso de los generadores de vapor con tubos en U y con cajas de agua
semiesféricas, la placa divisoria de forma semicircular queda
situada según un plano axial del generador de vapor y reposa sobre
el fondo del generador de vapor, en una zona diametral de la
superficie interna del fondo.
Cuando se lleva a cabo, tras la detención del
reactor nuclear, una operación de mantenimiento o de reparación en
un generador de vapor, es preciso efectuar un vaciado completo del
generador de vapor, después de refrigeración y despresurización del
agua de refrigeración contenida en el circuito primario.
Por el hecho de la presencia de la superficie
interna cóncava del fondo en la parte más baja del generador de
vapor, subsiste agua de refrigeración primaria del reactor nuclear
que no puede ser evacuada por las conducciones u orificios de
acceso, en dicha parte baja del generador de vapor. Generalmente
quedan previstos canales denominados drenajes, que atraviesan la
pared de la caja de agua entre unas partes internas de las
conducciones o de los orificios de acceso y la superficie interna
cóncava del fondo del generador de vapor. Sin embargo, no es posible
mecanizar drenajes en la pared de la caja de agua o en partes
relacionadas de la pared, de manera que pueda aspirarse la totalidad
del agua de refrigeración primaria contenida en el fondo del
generador de vapor. El agua de refrigeración residual contiene
partículas activadas, tanto que las operaciones de mantenimiento y
de reparación del generador se hacen más complejas y que las
cantidades de dosis a las que son sometidos los operarios que llevan
a cabo el mantenimiento o las reparaciones pueden ser bastante
importantes.
Por tanto, es deseable evitar la presencia de
agua de refrigeración residual, cuando el vaciado de los generadores
de vapor o, más generalmente, de los intercambiadores de calor
susceptibles de contener substancias que emitan radiaciones o
substancias tóxicas.
El objeto de la invención es, por tanto, proponer
un intercambiador de calor, en particular un generador de vapor que
presenta una envoltura externa, generalmente cilíndrica y que tiene
un eje que constituye el eje del intercambiador de calor en una
disposición vertical, cuando el intercambiador de calor se halla en
servicio, un haz de tubos que tienen partes rectas paralelas entre
sí y al eje del intercambiador de calor en el interior de la
envoltura externa, por lo menos una placa tubular que tiene unos
orificios que la atraviesan en los que quedan fijados los tubos del
haz acoplado a un extremo de la envoltura externa, por lo menos una
caja de agua que tiene una pared de revolución alrededor del eje del
intercambiador de calor fijado a la placa tubular en la parte
inferior del intercambiador de calor, por lo menos una abertura que
atraviesa la pared de la caja de agua, en una disposición desplazada
lateralmente con relación al eje del intercambiador de calor,
teniendo la pared de la caja de agua una superficie interna de la
que una parte central situada alrededor del eje del intercambiador
de calor constituye la superficie interna de un fondo plano del
intercambiador de calor, permitiendo dicho intercambiador de calor
realizar un vaciado completo de un fluido de cambio contenido en una
parte primaria del generador de vapor que presenta el haz de tubos y
la caja de agua.
A tal fin, en la posición de servicio del
intercambiador de calor que tiene su eje vertical, por lo menos un
punto central de la superficie del fondo macizo del intercambiador
de calor, dispuesto sensiblemente según el eje de del intercambiador
de calor y se halla al nivel más alto con relación al conjunto de
los puntos de la superficie interna del fondo del intercambiador de
calor y el conjunto de los puntos de la superficie interna del fondo
se halla situado por encima de una superficie cónica que tiene como
vértice el punto central al nivel más alto de la superficie interna
del fondo, con un eje paralelo al eje del intercambiador de calor y
un semi-ángulo con vértice de alrededor de
80º.
80º.
El intercambiador de calor de acuerdo con la
invención puede presentar aisladamente o de manera combinada, las
características siguientes:
- la superficie interna del fondo del generador
de vapor está realizada en forma de un diedro que tiene una arista
horizontal que pasa por el punto central (O) y dos partes planas
inclinadas hacia la parte baja de un ángulo comprendido entre 0,5 y
10º con relación al plano horizontal desde la arista horizontal
hacia la parte periférica de la superficie del fondo según la cual
desemboca por lo menos la abertura;
- la superficie interna del fondo del
intercambiador de calor es un cono que tiene por vértice el punto
(O), para eje, el eje del generador de vapor y un semi-ángulo con
vértice superior a 80º;
- la superficie interna del fondo del
intercambiador de calor es una superficie plana sensiblemente
horizontal que pasa por el punto (O);
- la superficie interna del fondo del generador
de vapor es una superficie cilíndrica que tiene un eje horizontal
que pasa por el eje del generador de vapor, una de cuyas
generatrices horizontal pasa por el punto (O);
- la superficie interna del fondo del
intercambiador de calor es un casquete esférico que tiene como cima
el punto central (O) y un contorno externo tangente a unos bordes
interiores de las aberturas que atraviesan la pared de la caja de
agua.
La invención se refiere en particular a:
- un intercambiador de calor que constituye un
generador de vapor que presenta un haz de tubos en U, una sola caja
de agua separada en dos compartimientos por una placa divisoria
dispuesta según un plano axial del intercambiador de calor y que
reposa sobre la superficie interna del fondo macizo de la caja de
agua, teniendo cada uno de los tubos del haz un primer extremo que
atraviesa la placa tubular para desembocar en un primer
compartimiento de la caja de agua y un segundo extremo encajado en
una abertura que atraviesa la placa tubular, para desembocar en un
segundo compartimiento de la caja de agua, caracterizado por el
hecho de que la arista horizontal de un diedro que pasa por el punto
central (O) se halla en el plano axial según el cual queda dispuesta
la placa divisoria, quedando dispuesta cada una de las partes plana
inclinadas del diedro en uno de los compartimientos de la caja de
agua y constituyendo un fondo del compartimiento inclinado hacia la
parte baja desde la arista horizontal de un diedro hasta la
periferia del fondo del compartimiento según la cual está colocado
el borde interior de por lo menos una abertura que atraviesa la
pared de la caja de agua;
- un intercambiador de calor en forma de un
generador de vapor con tubos rectos que presenta una primera y una
segunda cajas de agua, quedando dispuesta la primera caja de agua en
la parte inferior del intercambiador de calor con tubos rectos, en
la posición de servicio del intercambiador de calor, caracterizado
por el hecho de que la superficie interna de la primera caja de agua
situada en la parte inferior del intercambiador de calor es plana o
convexa.
A fin de permitir la comprensión de la invención,
se van a describir, a título de ejemplo, con referencia a las
figuras adjuntas, un generador de vapor de un reactor nuclear
refrigerado con agua a presión, realizado de acuerdo con la técnica
anterior y de acuerdo con la invención, respectivamente.
- La figura 1 es una vista en sección axial de un
generador de vapor con tubos en U de un reactor nuclear con agua a
presión, de acuerdo con la técnica anterior;
- la figura 2 es una vista en sección, a mayor
escala de la caja de agua del generador de vapor de acuerdo con la
técnica anterior representado en la figura 1;
- la figura 3 es una vista en sección axial
análoga a la vista de la figura 2 de una caja de agua de un
generador de vapor de acuerdo con la invención; y
- la figura 4 es una vista en sección axial de un
generador de vapor con tubos rectos, de acuerdo con la
invención.
En la figura 1, se ha representado un generador
de vapor, designado de forma general con la referencia 1, que
presenta una envoltura externa 2, que tiene una parte inferior 2a
que contiene el haz de tubos 3 del generador de vapor 4 y una parte
superior 2b, de mayor diámetro que la parte 2a, que contiene unos
separadores y secadores de vapor.
Los tubos 9 del haz 3 del generador de vapor
están fijados por sus extremos en una placa tubular 4 de gran grueso
y de forma circular, sobre la que se halla solidarizada y fijada por
soldadura la pared semiesférica 6 de una caja de agua 5 que
constituye la parte inferior del generador de vapor en su posición
de servicio, en la que el eje 8 del generador de vapor es vertical,
como se ha representado en la figura 1.
La caja de agua 5 del generador de vapor está
dividida en un primer compartimiento 5a y un segundo compartimiento
5b por un tabique 17 dispuesto según un plano que pasa por el eje 8
del generador de vapor y fijado sobre la superficie interna de la
pared 6 de la caja de agua.
La pared 6 de la caja de agua 5 está atravesada
por unas aberturas tales como 15, según las cuales han sido
realizadas unas conducciones tubulares que aseguran la conexión de
la caja de agua al circuito primario del reactor nuclear por el
interior del cual circula el agua de refrigeración a presión. La
pared de la caja de agua está atravesada asimismo por unos orificios
o aberturas de acceso 16.
En cada uno de los compartimientos 5a y 5b de la
caja de agua, desembocan una abertura 15 de conexión de la caja de
agua al circuito primario y una abertura que constituye un orificio
de acceso 16.
Las aberturas 15 de conexión de la caja de agua
al circuito primario a través de una conducción y las aberturas de
acceso 16 presentan ejes respectivos 11 y 12 en planos de sección
axial del generador de vapor, como se ha representado en la figura
1, que están inclinadas y forman un ángulo agudo con el eje 8 del
generador de vapor, quedando las aberturas 15 y 16 desplazadas
lateralmente con relación al eje 8 del generador de vapor.
Los ángulos \alpha y \beta de inclinación de
los ejes 11 y 12 respectivos de las aberturas 15, que presentan unas
conducciones tubulares de conexión y unas aberturas de acceso 16 con
el eje 8 del generador de vapor, son generalmente diferentes una de
otra y los diámetros de las aberturas 15 son superiores a los
diámetros de las aberturas de acceso 16.
Alrededor del eje 8, la pared 6 de la caja de
agua 5 presenta una parte maciza 14, que se extiende hasta el borde
interior de las aberturas 15 y 16 dirigido hacia el eje 8.
La pared maciza 14 constituye la parte más baja o
fondo del generador de vapor.
La placa tubular 4 presenta un gran número de
orificios pasantes 13 (del orden de 5000), destinados a recibir cada
uno una parte extrema de un tubo 9 del haz. El haz de 3 tubos 9
queda dispuesto en el interior de la envoltura externa 2, acoplada
por soldadura por su parte interior a la placa tubular 4,
generalmente en el interior de una envoltura de haz 7. El agua de
alimentación del generador de vapor es introducida en la parte
secundaria del generador de vapor, por el extremo superior de la
envoltura de haz 7, por un conducto tórico de alimentación 18.
En la figura 2 se ha representado, a mayor escala
que en la figura 1, la parte inferior del generador de vapor, que
presenta la placa tubular 4 y la caja de agua 5, de la que una pared
semiesférica 6 queda unida por soldadura a un casquillo de conexión
19 de una sola pieza con la placa tubular 4. La caja de agua 5 de
forma cilindro-semiesférica está dividida en dos
compartimientos 5a, 5b por el tabique divisor 17, cuyo borde
periférico circular terminado en dos partes rectas está solidarizado
y fijado contra la superficie interior de la pared 6 de la caja de
agua 5. La zona de unión circular de la placa divisoria se apoya
sobre la parte central más baja del fondo macizo 14 del generador de
vapor.
En la figura 2 se han representado dos aberturas
15a y 15b de conexión de la caja de agua al circuito primario, a
través de conducciones tubulares que pueden ser solidarizadas o
formar un solo cuerpo con el material de la pared 6 de la caja de
agua 5.
La superficie interior cóncava 14a del fondo
macizo 14 del generador de vapor presenta una forma de casquete
esférico y constituye, a un lado y otro del tabique 17, dos cubetas
de retención de agua de refrigeración primaria y de residuos
activados 20 en el fondo del generador de vapor, después de un
vaciado completo del generador de vapor. Unos drenajes 21,
mecanizados en el interior de las conducciones tubulares de las
aberturas 15a y 15b de la caja de agua entre la superficie interna
de las conducciones 15a y 15b y una zona lo más próxima posible a la
zona central del fondo 14 del generador de vapor, permiten limitar
por aspiración la cantidad de agua residual 20 y de residuos en el
fondo del generador de vapor. Sin embargo, como puede verse en la
figura 2, no es posible prever drenajes 21 que aseguren la
aspiración de la totalidad del agua residual y de los residuos
contenidos en el fondo de la caja de agua.
En la figura 3, se ha representado la parte
inferior de un generador de vapor de acuerdo con la invención, el
cual presenta un fondo 14 cuya superficie interior 14a es convexa,
de manera que evita la presencia de agua residual en el generador de
vapor después de un vaciado completo de la parte primaria del
generador de vapor.
Los elementos correspondientes en las figuras 2
y 3 son designados con las mismas referencias.
La superficie interior 14a del fondo 14 está
situada entre los bordes internos 15'a, 15'b de las aberturas 15a y
15b y entre los bordes internos (no representados en la figura 3) de
las aberturas de acceso 16 de cada uno de los compartimientos 5a y
5b de la caja de agua, siendo los bordes internos las partes de las
aberturas más próximas al eje 8 del generador de vapor.
El contorno de la superficie interior 14a del
fondo 14 puede concretarse en una línea curva cerrada tangente a los
bordes internos de las aberturas que atraviesan la pared 6 de la
caja de agua.
En el caso del ejemplo de realización
representado en la figura 3, la superficie interior 14a del fondo 14
del generador de vapor presenta dos superficies planas 22a y 22b,
inclinadas en sentido inverso una de la otra con relación a un plano
horizontal y que se extienden desde una arista horizontal
perpendicular al plano de la figura 3 y que tiene por traza el punto
O en la figura 3, hasta el borde periférico de la superficie 14a
tangente a los bordes interiores de las aberturas que atraviesan la
pared 6 de la caja de agua 5. Las dos partes de superficie plana 22a
y 22b de la superficie interior 14a del fondo 14 tiene su nivel más
alto según la arista horizontal de traza O, su nivel más bajo
siguiendo el contorno de la superficie interior 14a y una pequeña
inclinación con relación al plano horizontal, por ejemplo del orden
de 0,5º a 10º. La superficie interior 14a del fondo 14 presenta así
la forma general de un diedro o de un techo de doble pendiente con
una pequeña inclinación.
La parte inferior de la placa divisoria 17 es
mecanizada de manera que se adapte perfectamente sobre la parte
próxima de la arista horizontal del diedro formado por las
superficies 22a y 22b. El plano diametral vertical según el cual
queda dispuesta la placa divisoria 17 pasa por la arista del diedro
de traza O.
La superficie interior 14a del fondo 14 con dos
pendientes puede ser obtenida por forjado interno de la pared 6 de
la caja de agua y/o por mecanización para realizar las dos
superficies planas inclinadas 22a y 22b, que son llevadas a cabo con
una gran precisión. Por el contrario, la superficie exterior del
fondo 14 puede presentar una forma cualquiera, por ejemplo una forma
de casquete esférico convexo, como en el caso de los generadores de
vapor de acuerdo con la técnica anterior o una forma de cubeta
invertida que tenga una superficie 14b parcialmente troncocónica,
como se ha representado en la figura 3, para limitar el grueso del
fondo 14.
La forma de techo de doble pendiente de la
superficie interior 14a del fondo 14, que se ha descrito
anteriormente, no es más que un ejemplo de realización de un fondo
de generador de vapor de acuerdo con la invención.
De manera más general, la superficie interior 14a
del fondo de un generador de vapor de acuerdo con la invención puede
ser definida como se describe a continuación.
La superficie interior 14a del fondo 14 presenta
por lo menos un punto situado en su parte central, en las
proximidades del eje 8 del generador de vapor, que está al nivel más
alto, en la dirección vertical, con relación al conjunto de los
puntos de la superficie interior 14a del fondo 14.
En el caso de la forma de techo de doble
pendiente o forma de diedro descrita anteriormente, la superficie
14a presenta un conjunto de puntos situados sobre la dirección
diametral de traza O en la figura 3 al nivel más alto de la
superficie 14a.
El punto O situado sensiblemente sobre el eje 8
del generador de vapor constituye un punto de referencia que permite
definir todas las superficies interiores 14a de los fondos del
generador de acuerdo con la invención.
A partir del punto central O, se define una
superficie cónica 23 que tiene como vértice el punto O, un eje
paralelo al eje 8 del generador de vapor y un semi-ángulo en el
vértice \gamma y sensiblemente igual a 80º (en la figura 3, el
ángulo \gamma es sensiblemente inferior a 80º, para poner más de
relieve el trazado del cono 23). El conjunto de los puntos de la
superficie interior 14a del fondo 14 de un generador de vapor de
acuerdo con la invención, debe encontrarse por encima de la
superficie cónica 23, obtenida por el trazado definido
anteriormente.
Un primer caso particular de superficie interior
14a del fondo de generador de vapor, es un plano horizontal que pasa
por el punto O y, por tanto, por la línea diametral horizontal de
traza O y por los bordes internos de las aberturas tales como 15 y
16 o por sus proximidades.
El segundo ejemplo es una superficie en forma de
techo de doble pendiente que presenta una línea de arista horizontal
que pasa por el punto O y un ángulo de inclinación comprendido entre
0,5º y 10º.
En el caso de un generador de tubos en U que
tienen una caja de agua separada en dos compartimientos por una
placa divisoria, la cual queda dispuesta según un plano axial que
pasa por la arista del diedro y las dos partes planas están
inclinadas hacia la parte baja desde su intersección con una cara de
la placa divisoria hasta la parte periférica del fondo del
compartimiento correspondiente en la que desembocan las aberturas
tales como 15 y 16 por su borde interno.
Un tercer ejemplo de superficie 14a es una
superficie cónica que tiene como vértice el punto A central, situado
al nivel más alto de la superficie 14a, un eje paralelo al eje del
generador de vapor y un semi-ángulo en el vértice superior a
80º.
Un cuarto ejemplo de superficie interior 14a del
fondo 14 es una porción de un cilindro que tiene un eje horizontal
que pasa aproximadamente por el eje del generador de vapor y un muy
grande radio de curvatura, una de cuyas generatrices horizontal pasa
por el punto O.
Un quinto ejemplo de superficie interna 14a de un
fondo 14 de un generador de vapor de acuerdo con la invención, es un
casquete esférico, cuya cima se encuentra en el punto O, situado por
completo por encima de la superficie cónica 23 y que tiene un borde
que sigue la periferia de la superficie interna 14a del fondo
14.
En cualquier caso, el borde inferior de la placa
divisoria 17 debe tener una forma adaptada a la sección de la
superficie interior 14a del fondo 14a del fondo 14 por el plano
axial siguiendo el cual queda dispuesta la plana divisoria 17.
Durante el vaciado de la parte primaria del
generador de vapor, no pueden subsistir restos de agua de
refrigeración o de residuos, siendo éstos arrastrados hacia las
conducciones tubulares o los orificios de acceso por la o las
superficies inclinadas de la superficie interior 14a del fondo
14.
En el caso de una superficie 14a prácticamente
plana, la utilización de una superficie completamente lisa realizada
por mecanizado, permite evitar prácticamente cualquier resto de agua
de refrigeración en el fondo del generador de vapor, a pesar de la
ausencia de pendiente.
Estos resultados se obtienen sin utilizar
drenajes que desemboquen en un extremo, en la superficie interna de
una abertura que atraviesa la pared 6 de la caja de agua y, por su
extremo opuesto, sobre la superficie interior 14a del fondo 14. Sin
embargo, pueden ser utilizados tales drenajes, para mejorar todavía
la eliminación del agua de refrigeración por aspiración o
soplado.
En la figura 4, se ha representado un generador
con tubos rectos de un reactor nuclear con agua a presión, quedando
designados con las mismas referencias los elementos correspondientes
del generador de vapor con tubos rectos representado en la figura 4
y los del generador con tubos en U representado en la figura 1. En
particular, el conjunto del generador de vapor, la envoltura
externa, el haz y los tubos del haz están designados por las
referencias 1, 2, 3 y 9, respectivamente. El generador de vapor con
tubos rectos 1 presenta una primera placa tubular 4' y una segunda
placa tubular 4'', atravesadas por unas aberturas en las que quedan
encajados y fijados los extremos de los tubos 9 del haz 3.
El haz 3 del generador de vapor está dispuesto en
el interior de la envoltura externa 2 conectada por sus extremos a
la primera y a la segunda placas tubulares, respectivamente 4' y
4''.
Una primera caja de agua 5' presenta una pared
semiesférica o cilindro-semiesférica fijada por
soldadura a la primera placa tubular 4'.
Una segunda caja de agua presenta una pared
semiesférica o cilindro-semiesférica, fijada a la
segunda placa tubular 4''.
En la figura 4, el generador de vapor 1 ha sido
representado en su posición de servicio, constituyendo la primera
caja de agua 5', que constituye la parte inferior del generador de
vapor y está destinada a asegurar la circulación de agua de
refrigeración del reactor por el interior de los tubos del haz 3 del
generador de vapor. La pared 6' de la primera caja de agua 5' es
atravesada por una o dos aberturas 15' siguiendo cuya pared 6'
presenta una o dos conducciones de conexión al circuito primario del
reactor nuclear y por una abertura 16' que constituye una abertura
de acceso. La parte central de la pared 6' de la caja de agua 5'
alrededor del eje 8 que está delimitada por los bordes inferiores de
las aberturas 15' y 16', constituye el fondo macizo del generador de
vapor dispuesto en su parte más baja.
El generador de vapor con tubos rectos de acuerdo
con la invención, representado en la figura 4, está caracterizado
por una superficie interior 14a de su fondo macizo 14, que presenta
las características descritas anteriormente, en el caso de un
generador de vapor con tubos en U. La superficie 14a presenta por lo
menos un punto central O en su nivel más alto y el conjunto de los
puntos de la superficie 14a se encuentra por encima de un cono que
tiene como vértice el punto O, un eje paralelo al eje 8 del
generador de vapor y un semi-ángulo en el vértice sensiblemente
igual a 80º
La superficie interior 14a del fondo 14 del
generador de vapor con tubos rectos, puede presentar una forma en
diedro, una forma plana, una forma cónica, esférica o cilíndrica,
como se ha descrito anteriormente.
La caja de agua superior del generador de vapor
no tiene que ser modificada, por el hecho de que la misma no
presenta ninguna parte susceptible de retener agua de refrigeración
durante el vaciado del generador de vapor.
La invención no se limita a los ejemplos de
realización que han sido descritos.
El fondo del generador de vapor puede presentar
cualquier forma que responda a las condiciones generales que han
sido fijadas, a parte de las formas geométricas mencionadas
anteriormente. Sin embargo, la superficie interior del fondo debe
ser continua y, preferentemente inclinada y no presentar ninguna
parte hueca susceptible de retener agua o residuos radiactivos,
durante el vaciado del generador de vapor.
La modificación de la forma de la superficie
interior del fondo del generador de vapor tiene tendencia a
disminuir el volumen de la caja de agua. Esta disminución de volumen
puede ser compensada, por ejemplo, previendo una parte cilíndrica de
mayor longitud de la caja de agua
cilindro-semiesférica.
De manera general, la invención se aplica, no
solamente a los generadores de vapor de los reactores nucleares con
agua a presión con tubos en U o con tubos rectos, sino igualmente a
cualquier intercambiador de calor que presente en su parte inferior,
en posición de servicio, una caja de agua que tenga un fondo macizo
entre unas aberturas de conexión o de acceso a la caja de agua.
Claims (8)
1. Intercambiador de calor y, en particular,
generador de vapor dotado de una envoltura externa (2), generalmente
cilíndrica, que tiene un eje (8) que constituye el eje del
intercambiador de calor (1), en una disposición vertical cuando el
intercambiador de calor (1) se halla en servicio, un haz (3) de
tubos (9) que tienen unas partes rectas paralelas entre sí y al eje
(8) del intercambiador de calor en el interior de la envoltura
externa, por lo menos una placa tubular (4) que tiene unos orificios
pasantes en los que están fijados los tubos (9) del haz (3)
conectada a un extremo de la envoltura externa (2), por lo menos una
caja de agua (5) que tiene una pared (6) de revolución alrededor del
eje (8) del intercambiador de calor (1) fijado a la placa tubular
(4) en la parte inferior del intercambiador de calor (1), por lo
menos una abertura (15, 16) que atraviesa la pared de la caja de
agua en una posición desplazada lateralmente con relación al eje (8)
del intercambiador de calor (1), teniendo la pared (6) de la caja de
agua (5) una superficie interna de la que una parte central (14a),
situada alrededor del eje (8) del intercambiador de calor (1)
constituye la superficie interna de un fondo macizo (14) del
intercambiador de calor (1), caracterizado por el hecho de
que, en la posición de servicio del intercambiador de calor (1), que
tiene su eje (8) vertical, por lo menos un punto central (O) de la
superficie del fondo macizo del intercambiador de calor (1) se halla
al nivel más alto con relación al conjunto de los puntos de la
superficie interna (14a) del fondo (14) del intercambiador de calor
(1) y el conjunto de los puntos de la superficie interna (14a) del
fondo (14) está situado por encima de una superficie cónica (23),
que tiene como vértice el punto central (O) al nivel más alto de la
superficie interna (14a) del fondo (14), un eje paralelo al eje (8)
del intercambiador de calor (1) y un semi-ángulo en el vértice de
alrededor de 80º.
2. Intercambiador de calor, según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la
superficie interna (14a) del fondo (14) del generador de vapor está
realizado en forma de un diedro que tiene una arista horizontal que
pasa por el punto central (O) y dos partes planas inclinadas hacia
la parte baja de un ángulo comprendido entre 0,5º y 10º con relación
a un plano horizontal, desde la arista horizontal hacia la parte
periférica de la superficie (14a) del fondo (14) según la cual
desemboca por lo menos una abertura (15, 16).
3. Intercambiador de calor, según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la
superficie interna (14a) del fondo (14) del intercambiador de calor
(1) es un cono que tiene como vértice el punto central (O), por eje
el eje (8) del generador de vapor y un semi-ángulo en el vértice
superior a 80º.
4. Intercambiador de calor, según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la
superficie interna (14a) del fondo (14) del intercambiador de calor
(1) es una superficie plana sensiblemente horizontal que pasa por el
punto (O).
5. Intercambiador de calor, según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la
superficie interna (14a) del fondo (14) del generador de vapor es
una superficie cilíndrica que tiene un eje horizontal que pasa por
el eje (8) del generador de vapor, una de cuyas generatrices pasa
por el punto central (O).
6. Intercambiador de calor, según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la
superficie interna (14a) del fondo (14) del intercambiador de calor
(1) es un casquete esférico que tiene como cima el punto (O) y un
contorno externo tangente a unos bordes interiores de las aberturas
(15, 16) que atraviesan la pared (6) de la caja de agua (5).
7. Intercambiador de calor, según la
reivindicación 2, que constituye un generador de vapor que tiene un
haz (3) de tubos (9) en U, una sola caja tubular (5) separada en dos
compartimientos (5a, 5b) por una placa divisoria (17), dispuesta
siguiendo un plano axial del intercambiador de calor (1) y que
reposa sobre la superficie interna (14a) del fondo macizo (14) de la
caja de agua, teniendo cada uno de los tubos (9) del haz (3) un
primer extremo que atraviesa la placa tubular (4) para desembocar en
un primer compartimiento de la caja de agua (5) y un segundo extremo
encajado en una abertura que atraviesa la placa tubular (4), para
desembocar en un segundo compartimiento de la caja de agua (5),
caracterizado por el hecho de que la arista horizontal del
diedro que pasa por el punto central (O) se halla en el plano axial
según el cual queda dispuesta la placa divisoria (17), quedan
dispuestas cada una de las partes inclinadas del diedro en uno de
los compartimientos (5a, 5b) de la caja de agua (5) y constituyendo
un fondo del compartimiento inclinado hacia la parte baja desde la
arista horizontal del diedro hasta la periferia del fondo del
compartimiento según la cual queda colocado el borde interior de por
lo menos de un a abertura (15, 16) que atraviesa la pared (6) de la
caja de agua (5).
8. Intercambiador de calor, según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 6, realizado en forma de un generador de
vapor con tubos rectos, que presenta una primera y una segunda cajas
de agua, quedando dispuesta la primera caja de agua (5') en la parte
inferior del intercambiador de calor (1) con tubos rectos en la
posición de servicio del intercambiador de calor (1),
caracterizado por el hecho de que la superficie interna (14a)
de la primera caja de agua situada en la parte inferior del
intercambiador de calor (1) es plana o convexa.
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