СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛА Российский патент 2010 года по МПК F22B1/06 

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в вертикальном парогенераторе модульного типа моноблочной паропроизводящей ядерной энергетической установки (ЯЭУ), работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок.

Известна теплообменная труба с кольцевыми канавками на наружной поверхности и соответствующими им выступами на внутренней поверхности, имеющая цилиндрические концевые участки, причем между канавками выполнены дугообразные кольцевые впадины в форме глобоида, наименьший диаметр которого равен наружному диаметру концевых участков трубы (см. а.с. SU 1374029, F28F 1/42. Приоритет - 03.07.86. Опубл. бюллетень изобретений N 6. 15.02.1988).

Недостатком этого технического решения является сложная технология изготовления профиля внешней поверхности и, тем более, ответной внутренней поверхности трубы малого диаметра. Кроме того, глобоидные впадины, в процессе эксплуатации в условиях даже небольших перепадов температур, а это имеет место во всех теплообменниках, являются концентраторами напряжений, что приводит к возникновению межкристаллитных трещин и последующему разрушению. Труба с таким профилем приводит к ухудшению процесса теплообмена между греющей и нагреваемой жидкостями из-за возникновения за счет глобоидных впадин "тепловой рубашки", которая увеличивает толщину "стенки" трубы при движении теплообменивающихся жидкостей, как правило но и не только, по противоточной схеме.

Известен вертикальный парогенератор, содержащий заполненный нагреваемой средой корпус с нижним экономайзерным и верхним испарительным пучками теплообменных труб, включенных в циркуляционный контур греющего теплоносителя, установленную в корпусе центральную опускную трубу, подключенную к полости корпуса в зонах, лежащих соответственно ниже и выше экономайзерного пучка, и питательный трубопровод, образующий с центральной трубой струйный насос, при этом снаружи питательного трубопровода с зазором относительно него установлен дополнительный питательный трубопровод, образующий со средней частью опускной трубы дополнительный струйный насос, причем верхний конец опускной трубы подключен к полости корпуса ниже испарительного пучка, а оба питательных трубопровода снабжены регуляторами расхода, причем он снабжен системой подготовки питательной воды и трубопроводом продувки с выходным и входным участками, последний из которых выполнен в виде змеевика, расположенного в зазоре между питательными трубопроводами, и подключен к тракту нагреваемой среды между экономайзерным участком и первым по ходу нагреваемой среды струйным насосом, а выходной участок трубопровода продувки расположен за пределами корпуса, снабжен регулятором расхода и соединен с системой подготовки питательной воды (см. а.с. SU 1002718, F22B 29/12. Приоритет - 26.12.80. Опубл. бюллетень изобретений N 9. 07.03.1983).

Недостатком этого технического решения является невысокая эксплуатационная надежность, связанная с тем, что на линии раздела жидкость-пар стенка трубы испытывает очень большой перепад температур и, как следствие, в реальных условиях теплообмена приведет к разрушению всего пучка теплообменных труб, в то время как на других участках теплообменной трубы организован относительно невысокий процесс теплообмена.

Известен способ передачи тепла, преимущественно в вертикальном прямоточном парогенераторе в районе линии раздела "жидкость-пар", заключающийся в том, что формируют испарительный участок по тракту нагреваемой жидкости и подводят тепло на длине последнего, подвод тепла к нагреваемой жидкости, близкой к температуре насыщения, осуществляют при дросселировании пропусканием ее через двухканальный дроссель, установленный в тракте каждой трубы с созданием статического уровня воды в парогенераторе (см. полезную модель RU 55452 U1, F22B 37/74, опубл. 10.08.2006).

Недостатком этого технического решения является низкая эксплуатационная надежность.

Задачей заявленного изобретения является улучшение эксплуатационной надежности форсированного теплообмена за счет применения дросселирования и организации движения теплообменивающихся жидкостей при высоких удельных теплонапряжениях.

Задача заявленного изобретения решается тем, что способ передачи тепла, преимущественно в вертикальном прямоточном парогенераторе в районе линии раздела "жидкость-пар", заключается в том, что формируют испарительный участок по тракту нагреваемой жидкости путем подвода тепла к теплообменным трубам на длине последнего, осуществляют подвод тепла к нагреваемой жидкости, близкой к температуре насыщения, при дросселировании ее через двухканальный дроссель, установленный в тракте каждой теплообменной трубы с созданием статического уровня нагреваемой жидкости в парогенераторе, при этом теплообменные трубы выполняют с переходниками, причем в каждой трубе между переходниками выполняют утолщение, в которое помещают упомянутый дроссель.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 - продольный разрез парогенератора;

на фиг.2 - разрез теплообменных труб на высоте раздела жидкость-пар.

Способ передачи тепла реализуется в парогенераторе, содержащем корпус 0 с теплообменными трубами 1, закрепленными в трубных досках 2 и 3, дистанционируемыми на экономайзерном и пароперегревательном участках с помощью насадки в виде системы установленных дисков 4 с отверстиями под теплообменные трубы 1. На участке линии раздела жидкость-пар (в конце экономайзерного участка) выполнена с жестким креплением на корпус 0 парогенератора трубная доска 5, через которую пропущены теплообменные трубы 1, причем последние имеют переходники 6 и 7, соединенные с трубной доской 5 с возможностью смены поверхности нагрева теплообменивающихся жидкостей. Каждая теплообменная труба 1 между переходников 6 и 7 имеет утолщение 8, в которое помещен двухканальный дроссель 9, имеющий возможность создавать большой перепад давления на единицу длины.

Способ передачи тепла осуществляется следующим образом.

Жидкометаллический теплоноситель поступает в полость корпуса 0, на всей длине которых обеспечивается форсированный теплосъем нагреваемой жидкостью, поступающей в соответствии с режимом эксплуатации парогенератора. Способ передачи тепла, заключающийся в том, что по противоточной схеме теплообменивающихся жидкостей формируют испарительный участок по тракту нагреваемой жидкости путем увеличения протяженности этого участка и форсированного подвода тепла на длине последнего, при соответствующем соотношении геометрических размеров для жидкометаллического теплоносителя и нагреваемой жидкостей, и за счет дросселя 9 осуществляют дросселирование нагреваемой жидкости, близкой к температуре насыщения, поэтому при выходе из переходника 7 оказывается в состоянии сухого насыщенного пара, то есть по агрегатному состоянию находится в начале пространства перегретого пара. Этот способ передачи тепла позволяет линию насыщения сделать жестко-устойчивой и, как следствие, исключить возникновение термоциклических напряжений на этом участке протяженности теплообменных труб 1.

Применение предлагаемого способа передачи тепла обеспечит эксплуатационную надежность процесса теплообмена за счет дросселирования и, как следствие, исключит возникновение термоциклических напряжений при фазовом переходе жидкость-пар, способных привести к разрушению стенок теплообменных труб; дает возможность использовать для форсированного теплообмена в модульном парогенераторе с максимально компактным трубным пучком паропроизводящей корабельной ЯЭУ с интегральной компоновкой, работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок, отвечающим требованиям технологичности, монтажа, надежности при высоких удельных теплонапряжениях занимаемого объема.

Изобретение предназначено для нагрева жидкости и может быть использовано в прямоточном теплообменнике ядерной энергетической установки, работающей на жидком теплоносителе в режиме переменных нагрузок. Способ передачи тепла, преимущественно в вертикальном прямоточном парогенераторе в районе линии раздела "жидкость-пар", заключающийся в том, что формируют испарительный участок по тракту нагреваемой жидкости путем подвода тепла к теплообменным трубам на длине последнего, осуществляют подвод тепла к нагреваемой жидкости, близкой к температуре насыщения, при дросселировании ее через двухканальный дроссель, установленный в тракте каждой теплообменной трубы с созданием статического уровня воды в парогенераторе. Теплообменные трубы выполняют с переходниками, причем в каждой трубе между переходниками выполняют утолщение, в которое помещают упомянутый дроссель. Изобретение обеспечивает увеличение теплопередачи от греющей к нагреваемой жидкости. 2 ил.

Способ передачи тепла преимущественно в вертикальном прямоточном парогенераторе в районе линии раздела "жидкость-пар", заключающийся в том, что формируют испарительный участок по тракту нагреваемой жидкости путем подвода тепла к теплообменным трубам на длине последнего, осуществляют подвод тепла к нагреваемой жидкости, близкой к температуре насыщения, при дросселировании ее через двухканальный дроссель, установленный в тракте каждой теплообменной трубы с созданием статического уровня нагреваемой жидкости в парогенераторе, отличающийся тем, что теплообменные трубы выполняют с переходниками, причем в каждой трубе между переходниками выполняют утолщение, в которое помещают упомянутый дроссель.