RU208763U1 - heat exchanger - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области ядерной энергетики и может быть использована в интегральных и блочных реакторах с водо-водяной некипящей активной зоной с принудительной или естественной циркуляцией теплоносителя первого контура.Целью предлагаемой полезной модели является увеличение резерва времени до прекращения теплоотвода от активной зоны при авариях с потерей теплоносителя, а также обеспечение теплосъема с активной зоны при снижении уровня теплоносителя, связанного с проведением ремонтных работ.Техническим результатом является разработка теплообменника, который позволит повысить надежность и безопасность интегрального реактора при авариях с потерей теплоносителя.Технический результат достигается тем, что кожух теплообменника в верхней части снабжен отверстиями произвольной формы, причем теплообменные элементы могут быть выполнены прямотрубными двухтрубными, при этом греющая среда проходит через межтрубное пространство и внутренние трубы, а нагреваемая среда - в зазорах между внутренними и наружными трубами теплообменных элементов, кроме того, теплообменные элементы могут быть выполнены в виде змеевиков, при этом греющая среда проходит через межтрубное пространство, а нагреваемая среда - через внутритрубное пространство теплообменных элементов.The utility model relates to the field of nuclear energy and can be used in integrated and block reactors with a pressurized water non-boiling core with forced or natural circulation of the primary coolant. coolant, as well as ensuring heat removal from the core when the coolant level is reduced due to repair work. The technical result is the development of a heat exchanger that will improve the reliability and safety of the integral reactor in case of accidents with loss of coolant. part is equipped with holes of arbitrary shape, and the heat exchange elements can be made of straight-pipe two-pipe, while the heating medium passes through the annular space and the inner pipes, and the heated medium - in the gaps between the inner heat exchange elements, in addition, heat exchange elements can be made in the form of coils, while the heating medium passes through the annular space, and the heated medium through the in-tube space of the heat exchange elements.

Description

Полезная модель относится к области ядерной энергетики и может быть использована в интегральных и блочных реакторах с водо-водяной некипящей активной зоной с принудительной или естественной циркуляцией теплоносителя первого контура.The utility model relates to the field of nuclear energy and can be used in integrated and block reactors with water-water non-boiling core with forced or natural circulation of the primary coolant.

Известна конструкция прямоточного вертикального парогенератора (патент №13835 от 27.05.2000), содержащего теплообменные элементы типа труба в трубе, патрубок подвода рабочей среды снизу в кольцевые полости между наружными и внутренними трубами, патрубки отвода пара и греющей среды, патрубок подвода греющей среды сверху одновременно во внутренние трубы и каналы, образованные в межтрубном пространстве.A known design of a direct-flow vertical steam generator (patent No. 13835 dated May 27, 2000), containing heat exchange elements such as a pipe in a pipe, a pipe for supplying a working medium from below into annular cavities between the outer and inner pipes, pipes for removing steam and a heating medium, a pipe for supplying a heating medium from above at the same time into the inner pipes and channels formed in the annulus.

Также известна конструкция теплообменника (патент №2152574 от 10.07.2000), содержащего расположенный в кожухе пучок параллельных пространственно-спиральных змеевиков с одинаковыми геометрическими характеристиками, оси которых параллельны. Also known is the design of the heat exchanger (patent No. 2152574 dated 07/10/2000), containing a bundle of parallel spatial-spiral coils located in the casing with the same geometric characteristics, the axes of which are parallel.

Недостатком данных технических решений является разрыв циркуляции теплоносителя первого контура при авариях с потерей теплоносителя, связанных со снижением его уровня ниже верхней кромки кожуха теплообменника (парогенератора), что снижает резерв времени до прекращения теплоотвода от активной зоны.The disadvantage of these technical solutions is the interruption of the circulation of the primary coolant in case of accidents with the loss of coolant associated with a decrease in its level below the upper edge of the casing of the heat exchanger (steam generator), which reduces the time reserve before the termination of heat removal from the core.

Целью предлагаемой полезной модели является увеличение резерва времени до прекращения теплоотвода от активной зоны при авариях с потерей теплоносителя, а также обеспечение теплосъема с активной зоны при снижении уровня теплоносителя, связанного с проведением ремонтных работ.The purpose of the proposed utility model is to increase the time reserve until the termination of heat removal from the core in case of accidents with the loss of coolant, as well as to ensure heat removal from the core when the coolant level decreases due to repair work.

Техническим результатом является разработка теплообменника, который позволит повысить надежность и безопасность интегрального реактора при авариях с потерей теплоносителя.The technical result is the development of a heat exchanger, which will improve the reliability and safety of the integral reactor in case of accidents with loss of coolant.

Технический результат достигается тем, что кожух теплообменника в области перегревательного участка снабжен отверстиями произвольной формы. The technical result is achieved by the fact that the heat exchanger casing in the area of the overheating section is provided with holes of arbitrary shape.

Сущность полезной модели поясняется чертежами:The essence of the utility model is illustrated by drawings:

на фиг. 1 - общий вид прямоточного теплообменника;in fig. 1 - general view of a direct-flow heat exchanger;

на фиг. 2 - схема циркуляции теплоносителя на примере интегрального реактора при авариях с потерей теплоносителя.in fig. 2 - scheme of coolant circulation on the example of an integrated reactor in case of accidents with loss of coolant.

Теплообменник 1 (см. фиг. 1) состоит из следующих основных частей: кожуха 2 с отверстиями 3 произвольной формы и теплообменных элементов 4. Количество и размер отверстий 3 должны пропускать необходимый расход теплоносителя, обеспечивающий требуемый теплоотвод при снижении его уровня ниже верхней кромки кожуха 2, а также обеспечить возможность удаления из полости теплообменника 1 неконденсирующихся газов. The heat exchanger 1 (see Fig. 1) consists of the following main parts: a casing 2 with holes 3 of arbitrary shape and heat exchange elements 4. The number and size of the holes 3 must allow the required flow of the coolant to ensure the required heat removal when its level drops below the upper edge of the casing 2 , and also provide the possibility of removing non-condensable gases from the cavity of the heat exchanger 1.

При нормальной эксплуатации теплоноситель первого контура в теплообменнике 1 является греющей средой, теплоноситель второго контура - рабочей средой, которая при проходе через теплообменные элементы 4 нагревается, испаряется и перегревается до требуемых параметров. В качестве теплообменных элементов 4 в теплообменнике 1 могут быть использованы змеевики, прямые трубы и др.During normal operation, the primary coolant in the heat exchanger 1 is the heating medium, the secondary coolant is the working medium, which, when passing through the heat exchange elements 4, is heated, evaporates and overheats to the required parameters. Coils, straight pipes, etc. can be used as heat exchange elements 4 in the heat exchanger 1.

При авариях с потерей теплоносителя первого контура из-за снижения его уровня теплоноситель входит в теплообменник 1 через отверстия 3, которые также используются для удаления из его полости неконденсирующихся газов (см. фиг. 1), существенно ухудшающих теплообмен на поверхности трубной системы теплообменника 1.In case of accidents with the loss of the primary coolant due to a decrease in its level, the coolant enters the heat exchanger 1 through holes 3, which are also used to remove non-condensable gases from its cavity (see Fig. 1), which significantly impair heat transfer on the surface of the pipe system of heat exchanger 1.

На фиг. 2 представлена схема циркуляции теплоносителя в интегральном реакторе при авариях с потерей теплоносителя. При наличии отверстий 3 в кожухе 2 теплообменника 1, в случае снижения уровня теплоносителя первого контура на Δm относительно исходного уровня, циркуляция теплоносителя сохраняется, при этом обеспечивается надежный теплоотвод от активной зоны 5 через теплообменник 1. In FIG. Figure 2 shows the scheme of coolant circulation in the integrated reactor during accidents with loss of coolant. If there are holes 3 in the casing 2 of the heat exchanger 1, in case of a decrease in the level of the primary coolant by Δm relative to the initial level, the circulation of the coolant is maintained, while ensuring reliable heat removal from the core 5 through the heat exchanger 1.

В режиме нормальной эксплуатации наличие отверстий 3 в кожухе 2 теплообменника 1 в области перегревательного участка 8 не приводит к существенному снижению эффективности теплосъема.In normal operation, the presence of holes 3 in the casing 2 of the heat exchanger 1 in the area of the superheated section 8 does not lead to a significant decrease in the efficiency of heat removal.

Кроме того, полный отказ от кожуха 2 теплообменника 1 либо его перфорация (отверстия 3) на уровне испарительного 6 и (или) экономайзерного 7 участков теплообменника 1 приведет к существенному снижению эффективности теплосъема и к увеличению массогабаритных показателей интегрального реактора. In addition, the complete rejection of the casing 2 of the heat exchanger 1 or its perforation (holes 3) at the level of the evaporation 6 and (or) economizer 7 sections of the heat exchanger 1 will lead to a significant decrease in the heat removal efficiency and to an increase in the weight and size indicators of the integral reactor.

Под экономайзерным участком 7 теплообменника 1 следует понимать участок теплообменной поверхности, на котором теплоноситель второго контура доводится до кипения.The economizer section 7 of the heat exchanger 1 should be understood as the section of the heat exchange surface where the secondary coolant is brought to a boil.

Под испарительным участком 6 теплообменника 1 следует понимать участок теплообменной поверхности, на котором теплоноситель второго контура переходит в состояние насыщения.Under the evaporator section 6 of the heat exchanger 1 should be understood as a section of the heat exchange surface, in which the secondary coolant passes into a state of saturation.

Под перегревательным участком 8 теплообменника 1 следует понимать участок теплообменной поверхности, на котором теплоноситель второго контура переходит из состояния насыщения в состояние перегрева.The overheating section 8 of the heat exchanger 1 should be understood as the section of the heat exchange surface where the secondary coolant passes from the saturation state to the superheated state.

Вышеуказанное техническое решение обеспечивает эффективный теплосъем с активной зоны и позволяет повысить надежность и безопасность интегрального реактора при авариях с потерей теплоносителя.The above technical solution provides efficient heat removal from the core and improves the reliability and safety of the integrated reactor in case of accidents with loss of coolant.

Claims (1)

Теплообменник, содержащий кожух, теплообменные элементы, коллекторы, патрубки подвода и отвода греющей и нагреваемой среды, отличающийся тем, что кожух в области перегревательного участка снабжен отверстиями произвольной формы для удаления из его полости неконденсирующихся газов с возможностью входа через них греющей среды при снижении уровня теплоносителя.A heat exchanger containing a casing, heat exchange elements, manifolds, pipes for inlet and outlet of the heating and heated medium, characterized in that the casing in the area of the overheating section is provided with holes of arbitrary shape to remove non-condensable gases from its cavity with the possibility of the heating medium entering through them when the coolant level decreases.

Images