Прямотрубный парогенератор для модульной ядерной энергетической установки со свинцово-висмутовым теплоносителем Российский патент 2019 года по МПК F22B1/06 

Изобретение относится к теплообменному оборудованию и может быть использовано в атомной энергетике.

Известен прямоточный парогенератор (см. Патент Великобритании №1514831 по кл. F28D 7/00, опубликованный. 22.04.1976) жидкий металл/вода, состоящий из корпуса с крышкой, к которой прикреплены один или более трубных пучков, сформированных из спиральных или прямолинейных труб и подводящей трубы, окруженной центральной трубой, заполненной газом. Паровые коллекторы расположены под крышкой парогенератора.

В известном парогенераторе отсутствует контакт с жидким металлом трубных досок паровых коллекторов. Трубы подвода воды находятся в полости, заполненной инертным газом, исключающим прямой контакт их поверхности с жидкометаллическим теплоносителем, однако трубные доски питательных коллекторов и выходные участки трубного пучка, заполненные паром, находятся в контакте с ним, что отрицательно влияет на безотказность парогенератора и приводит к:

- возникновению высоких температурных напряжений из-за большой разности температур между теплоносителем и рабочим телом (водой);

- возникновению пульсирующих температурных напряжений в месте прохода трубного пучка через границу жидкий металл - инертный газ из-за переменного уровня жидкого металла.

По наибольшему числу общих признаков и достигаемому эффекту патент Великобритании №1514831 принимается за прототип.

Решаемые задачи - уменьшение массогабаритных характеристик парогенератора, повышение надежности за счет:

- исключения пароперегревательной зоны;

- исключения перепада давления между теплоносителем и рабочим телом за счет подключения парового объема парогенератора к компенсатору температурных расширений теплоносителя;

- уменьшения толщины трубных досок, и, следовательно, снижения в них температурных напряжений;

- снижения величины напряжений от температурных расширений трубок и корпуса парогенератора за счет применения сильфонов (фиг. 1, А), соединяющих трубные доски с трубками парогенератора (см. фиг. 1, Б, В).

В настоящем изобретении рассматривается прямотрубный парогенератор, выполненный с прямыми трубками, в котором под напором питательного насоса осуществляется принудительная циркуляция рабочего тела, представляющего собой на входе в парогенератор воду, а на выходе насыщенный пар.

В настоящем изобретении (фиг. 1) принят противоточный режим течения жидкометаллического теплоносителя внутри прямолинейных труб, а рабочего тела - в межтрубном пространстве. Такой режим течения обеспечивает максимальный перепад температур между теплоносителем и рабочим телом, что повышает коэффициент теплопередачи и уменьшает массогабаритные характеристики парогенератора.

Настоящее изобретение (фиг. 1) позволяет осуществить модульную компоновку ядерной энергетической установки за счет:

- охвата парогенератором магнитогидродинамического насоса (2 фиг. 1), с помощью которого теплоноситель после активной зоны ядерного реактора (4 фиг. 1) направляется в парогенератор;

- охвата парогенератора снаружи биротационным реактивно-роторным двигателем (1 фиг. 1), исключив паропроводы.

Изобретение относится к теплообменному оборудованию. Прямотрубный парогенератор для модульной ядерной энергетической установки со свинцово-висмутовым теплоносителем охватывает магнитогидродинамический насос, с помощью которого теплоноситель после активной зоны направляется в парогенератор, а снаружи парогенератор охватывается биротационным реактивно-роторным двигателем, при этом подвод питательной воды осуществляется по теплоизолированному керамикой кольцевому коллектору, охватывающему магнитогидродинамический насос в районе выхода теплоносителя из парогенератора, при этом принят противоточный режим течения теплоносителя внутри прямолинейных труб, а рабочего тела - в межтрубном пространстве. Изобретение направлено на исключение перепада давления между теплоносителем и генерируемым паром. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Прямотрубный парогенератор для модульной ядерной энергетической установки со свинцово-висмутовым теплоносителем, отличающийся тем, что парогенератор охватывает магнитогидродинамический насос, с помощью которого теплоноситель после активной зоны направляется в парогенератор, а снаружи парогенератор охватывается биротационным реактивно-роторным двигателем, при этом подвод питательной воды осуществляется по теплоизолированному керамикой кольцевому коллектору, охватывающему магнитогидродинамический насос в районе выхода теплоносителя из парогенератора, при этом принят противоточный режим течения теплоносителя внутри прямолинейных труб, а рабочего тела - в межтрубном пространстве.

2. Парогенератор по п. 1, отличающийся тем, что имеет горизонтальное исполнение.

3. Парогенератор по п. 2, отличающийся тем, что паровой объем парогенератора подключен к компенсатору температурных расширений теплоносителя.

4. Парогенератор по п. 3, отличающийся тем, что применены сильфоны, соединяющие трубные доски с трубками парогенератора.