КОМПЕНСАТОР Российский патент 2010 года по МПК F22B37/42 

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве устройства при компенсации объемных расширений теплового воздействия на жидкометаллический теплоноситель в секционном парогенераторе корабельной ядерной энергетической установки.

Известен компенсатор объема парогенератора с жидкометаллическим теплоносителем, содержащий горизонтальный корпус с расположенными по его длине под газовыми колпаками сепарационными перфорированными стаканами, снабженными шайбами с отверстиями, причем к стаканам в нижней части подключены тангенциальные патрубки, подводящие жидкометаллический теплоноситель.

Недостатком предлагаемой конструкции компенсатора является пониженная надежность из-за имеющейся вероятности попадания теплоносителя в газовые колпаки, в которые он, находясь в закрученном состоянии, может выдавиться, если не успеет пройти через перфорацию стаканов в полость корпуса. И, кроме того, не исключена возможность обмерзания патрубка или усеченного корпуса, обращенного внутрь стакана, что приводит к потере контроля над соответствующей секцией парогенератора.

Известна буферная емкость парогенератора с жидкометаллическим теплоносителем, содержащая барабан с подводящими трубопроводами и средства контроля за составом теплоносителя, причем каждый трубопровод введен внутрь барабана под отдельный, установленный над ним колокол, а датчики средств контроля помещены внутрь колокола [а.с. СССР 567893].

Недостатком предлагаемой конструкции буферной емкости является низкая чувствительность метода индикации течи воды в жидкометаллический теплоноситель, основанного на определении содержания водорода над уровнем теплоносителя в буферной емкости и, как следствие, невозможностью определения межконтурного разуплотнения соответствующей секции парогенератора.

Технический результат предлагаемого изобретения - улучшение надежности сепарации газа путем частичной рециркуляции теплоносителя, поступающего в выходной патрубок.

Указанный технический результат достигается тем, что компенсатор, преимущественно объемных расширений при тепловом воздействии на жидкометаллический теплоноситель секционного парогенератора, содержащий корпус с нижними патрубками подвода и отвода жидкометаллического теплоносителя и верхними патрубками отвода газообразной среды, размещенные в корпусе сепарационные стаканы и газоотводящие колпаки, первые из которых установлены под вторыми и подключены в нижней части к патрубкам подвода теплоносителя, а в верхней - к полости корпуса, снабжен перфорированными листами и перегородками, первые из которых расположены под газоотводящими колпаками и соединены на стыке с сепарационными стаканами, причем листы прикреплены к корпусу своими перегородками, расположенными между колпаками с образованием газовых полостей, вторые установлены в зоне патрубка отвода теплоносителя и скреплены с корпусом с образованием камер, в которых расположены струйные инжекторы, сообщенные с патрубками отвода и подвода жидкометаллического теплоносителя и газовыми полостями.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 представлен продольный разрез конструкции компенсатора;

на фиг.2 представлен поперечный разрез компенсатора.

Компенсатор, преимущественно объемных расширений жидкометаллического теплоносителя секционного парогенератора, содержит корпус 0 с патрубком подвода 1 и патрубком отвода 2 жидкометаллического теплоносителя, патрубок 3 отвода газообразной смеси. Внутренний объем корпуса 0 снабжен газоотводящими колпаками 4, соединенными с сепарационными стаканами 5, причем последние выполнены с перфорацией 6. Каждый колпак 4 имеет форму усеченного конуса, обращенного меньшим основанием к сепарационному стакану 5, и соединен жестко с последним, в который осуществляется засыпка гранул 7 жидкометаллического теплоносителя. Сепарационный стакан 5 сообщен с патрубком подвода 1 жидкометаллического теплоносителя, соединенным тангенциально со стаканом 5 соответствующей секции парогенератора. Уровень засыпки гранул 7 расположен над верхней образующей патрубка подвода 1. Над каждым газоотводящим колпаком 4 расположен дозатор 8 гранул 7, содержащий в нижней части шибер 9, связанный с регулирующим клапаном 10. Патрубок подвода 1 в объеме корпуса в отдельно выделенной герметичной емкости 11 соединен с рециркуляционным трубопроводом 12, в тракте которого размещен инжектор 13, причем последний соединен с инжекционным трубопроводом 14, закрепленным к корпусу с помощью опор 15, для подсоса газа из полости 16, образуемой листом 17 с перфорацией 18 и стенкой каждого газоотводящего колпака 4. Патрубок подвода 1 в объеме перфорированного стакана 5 имеет защитную решетку 19.

Компенсатор работает следующим образом. При пуске либо в режиме эксплуатационных переменных нагрузок, когда существует большая вероятность возникновения пиковых возмущений потока жидкометаллического теплоносителя, поступающего по патрубку подвода 1 в сепарационный стакан 5, с помощью регулирующего клапана 10 открывают шибер 9 дозатора 8 гранул 7, установленного над газоотводящим колпаком 4. В дозаторе 8 размещают такое количество гранул 7 жидкометаллического теплоносителя, чтобы при засыпке уровень гранул 7 полностью перекрывал верхнюю образующую патрубка трубопровода подвода 1. Исключение попадания гранул 7 в патрубок подвода 1 достигается защитной решеткой 19 при входе в сепарационный стакан 5, тем самым достигается заданный уровень засыпки гранул 7 при каждом срабатывании дозатора 8 гранул 7. Поэтому в момент пиковых возмущений жидкометаллический теплоноситель, поступая в сепарационные стаканы 5, сначала начинает взаимодействовать с гранулами 7, имеющими нерасплавленную структуру жидкометаллического теплоносителя. В связи с чем тепло расплавленного жидкометаллического теплоносителя в большой степени тратится на растворение гранул 7. Учитывая, что размер гранул 7 больше, чем перфорация 6 сепарационных стаканов 5, то исключается процесс выдавливания в полость корпуса 0. Тем самым достигается гашение пика возмущений жидкометаллического теплоносителя в начальный момент пуска либо при переходе с одного режима эксплуатации на другой, а также исключается заброс теплоносителя в газоотводящие колпаки 4. Теплоноситель, попадая в сепарационные стаканы 5, отделяется от газа, образуемого при взаимодействии его с водой либо паром, поступающим через микротечи парогенератора. Газ частично поступает в газоотводящие колпаки 4 и выходит через патрубки 3, а часть газа вместе с теплоносителем попадает в полость корпуса 0. Здесь происходит дальнейшее разделение на компоненты, причем наиболее отсепарированная часть собирается в дополнительных полостях 16, поступая через перфорацию 18 листов 17. Часть газа вместе с жидкометаллическим теплоносителем теплоносителя по рециркуляционному трубопроводу 12 с помощью инжектора 13 вновь подается через патрубок подвода 1. Инжектор 13 осуществляет подсос газа из полости 16 за счет инжекционных трубопроводов 14, закрепленных на корпусе с помощью опор 15. Инжекторы 13 для удобства монтажа компонуются в отдельно выделенной герметичной емкости 11, доступной для обслуживания.

Применение конструкции компенсатора предлагаемого вида дает возможность осуществлять демпферную компенсацию объемных расширений теплоносителя и определить межконтурную неплотность соответствующей секции парогенератора. Организация рециркуляции жидкометаллического теплоносителя приводит к надежной сепарации газа и его гарантированному удалению из контура установки. Уменьшение металлической пыли в газе снизит ее распространение по тракту движения, так как ее оседание на поверхностях этого тракта приводит как к повышению радиационного фона оборудования, так и забиванию пор фильтра и, тем самым, понизить эксплуатационную надежность конструкции корабельной ядерной установки в целом.

Назначение: предназначено для использования в качестве устройства для компенсации объемных расширений при тепловом воздействии на жидкометаллический теплоноситель в секционных парогенераторах. Сущность изобретения в том, что компенсатор, содержащий корпус с нижними патрубками подвода и отвода жидкометаллического теплоносителя и верхними патрубками отвода газообразной среды, размещенные в корпусе сепарационные стаканы и газоотводящие колпаки, первые из которых установлены под вторыми и подключены в нижней части к патрубкам подвода теплоносителя, а в верхней - к полости корпуса, снабжен перфорированными листами и перегородками, первые из которых расположены под газоотводящими колпаками и соединены на стыке с сепарационными стаканами, причем листы прикреплены к корпусу своими перегородками, расположенными между колпаками с образованием газовых полостей, вторые установлены в зоне патрубка отвода теплоносителя и скреплены с корпусом с образованием камер, в которых расположены струйные инжекторы, сообщенные с патрубками отвода и подвода жидкометаллического теплоносителя и газовыми полостями. При таком выполнении компенсатора возможно осуществлять демпферную компенсацию объемных расширений теплоносителя и снизить распространение металлической пыли, оседающей на поверхностях тракта теплоносителя, тем самым повысить эксплуатационную надежность конструкции. 2 ил.

Компенсатор преимущественно объемных расширений при тепловом воздействии на жидкометаллический теплоноситель секционного парогенератора, содержащий корпус с нижними патрубками подвода и отвода жидкометаллического теплоносителя и верхними патрубками отвода газообразной среды, размещенные в корпусе сепарационные стаканы и газоотводящие колпаки, первые из которых установлены под вторыми и подключены в нижней части к патрубкам подвода теплоносителя, а в верхней - к полости корпуса, отличающийся тем, что снабжен перфорированными листами и перегородками, первые из которых расположены под газоотводящими колпаками и соединены на стыке с сепарационными стаканами, причем листы прикреплены к корпусу своими перегородками, расположенными между колпаками с образованием газовых полостей, вторые установлены в зоне патрубка отвода теплоносителя и скреплены с корпусом с образованием камер, в которых расположены струйные инжекторы, сообщенные с патрубками отвода и подвода жидкометаллического теплоносителя и газовыми полостями.