Ядерный реактор с естественной циркуляцией теплоносителя Советский патент 1993 года по МПК G21C15/00 

ветствующая ,t , кг/м j ЛР

ческое сопротивление теплообмении1384070

гидрапли-I ка UsJ h - высота кожуха теплообменника, м. 1 з.п, ф-лы, 2 ил.

менника, м. 1 з.п, ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано ,в атомных электро- и тепловых станциях с водо-водяными реакторами. Цепью изобретения является повьшение энергонапряженности реактора за счет уменьшения гидравлического сопротивления тракта теплоносителя и упрощения конструкции. Яде рнйШ реактор с естественной циркуляцией теплоносителя содержит корпус 1, центральный подъемный 2 и периферийный опуск Ьй 3 каналы, отделенные друг от друга разделительной обечайкой 4, активную зону 5,; ряд вертикальных трубчатых теплообменников 6, заключенных в периферийные кожухи 7, с верхними 8 и нижними 9 окнами для теплоносителя, сообщенными с опускным каналом, проточные каналы 10, ограниченные продолжением 11 разделительной абечайки, в пространстве между смежными тепло - обменниками б, сообщенные по входу 12 и выходу 13 с подъемным каналом 2. Между кожухом 7 и разделительной обечайкой 4, а также ее продолжением 11 расположен зазор 14, протечка через который отсутствует. Для однозначного выбора минимально необходимого значения площади поверхности .- разделительной обечайки совместно с площадью поверхности проточного канала, при котором происходят гидравлическое запирание теплоносителя в зазоре и прекращение его протечки мимо теплообменника, значение площади поверхности разделительной обечайки совместно с ее продолжением выбирают из соотношения: 1,1 Р(Г -Т,)/ t) ( С)/(5,/.+ В)3. где 5, (м) и,(Вт/м°С) - толщина: и коэффициент теплопроводности материала кожуха соответственно; F, - площадь наружной поверхности кожухов всех теплообменников, F, - площадь поверхности разделительг ой обечайки совместно с площадью поверхности проточного канала на уровне кожуха,м ; 5(м) () - толщина и коэффициент теплопроводности материала ; .разделительной обечайки соответственно; С . + 1/oi,, oi и о(.4- средние коэффициенты теплоотдачи от теплоносителя к разделителбной обечайке с внутренней и наружной стброн, (Вт/м С); В 1/oi + f/01, ,oi, средние коэффициенты теплоотдачи от теплоносителя к кожуху теплообменника с внутренней и йарзгжной сторон,Вт/м Cj t - средняя температура греющего теплоносителя по высота внутренней полости кожуха, Cj t . - температура теплоносителя на выходе из активной зоны, °CJ t - средняя температура теплоносителя в полости меящу кожухом и разделительной обечайкой, определяемая по его плотности р из соотношения р РЦ- ftP/9,8h, где - средняя плотность теплоносителя, соотW с: со 00 4;iib о ч1

1

Изобретение относится к атомной.

э 1ергетике и может быть использовано в атомных электро- и тепловых станциях с водо-водяными реакторами.

Целью изобретения является повышение эяергонапряженности реактора за счет уменьшения гидравлического сопротивления тракта теплоггоситеяя и упрощения конструкции,

На фиг. 1 изображен предлагаемый реактор, общий вид на фиг. 2 - его поперечное сечение.

ЯдерньвЧ реактор содержит корпус 1 центральный подъемный 2 и периферийный опускной 3 каналы, отделенные друг от друга разделительной обечайкой Aj активную зону 5j, ряд верти™ кальных трубчатых теплообменников 6 заключенных в периферийные 7 с верхними 8 и 9 окнами для теплоносителя j сообщенньми с опуск ньвд каналом, проточные каналы 10 ограниченные продолжением 11 раздели- , тапьиой.обечайки, в пространстве между смежными теплообменниками б, .сообщенные по входу 12 и выходу 13 с подъемным каналом 2, Между кожуком 7 н разделительной обечайкой 4, а также ее пррдолженмем .11 расположен зазор t4 протечка через который от- сутствует-о

Реактрр работает следующим обра- ,

Теплоноситель нагреваясь в активной зоне 5, под действием разности плотностей в подъемном 2 и опускном 3 каналах поступает через окна 8 к теплообменйику 6, где оклаждается и через окна 8 по кана/iy 3 возвращается на вход в активгтую зону 5. Часть тепла от канала 2 через разделитель- fiyto обечайку 4, ее продолжение It зазор 14 и кожух 7 передается теплообменнику 6. Теплоноситель из подъем кого канала 2 через вход 1-2 доступа™ ет в проточные каналы 10 и через выход, 13 объединяется с основнь м рас- ходом теплоносителя, циркулирующим

S канале 2. Проточные каналы 10 герметичны относительно опускного кана- ла 3. Через проточные каналы 10 и продолжение 11 разделительной обечайки в зазор поступает дополнительное количество тепла. В результате достаточного теплоотвода к теплоносители в зазоре в нем достигается

температура, необходимая для гидро- динаьдаческого уравновешивания столбов теплоносителя в зазоре и теплообменнике, когда протечка в зазоре из подъемного канала в опускной поg мимо теплообменников .отсутствует.Для однозначного выбора, минимально необходимого значения площади поверх- . ности разделительной обечайки совместно с площадью поверхности проточ0 кого канала, при котором происходят гидравлическое запирание теплоносителя в эаз0 0е и прекращение его протечки помимо теплообменника, значение площади Поверхности разде5 лительной.обечайки совместно с ее продолжением.выбрать из соотношения

; 8а f.

F,.tJF,(--:)(-----), .

... fl,

где о, Hill - тoлщIiнa(м) и коэффициент теплопро-водности мате риа- па кожуха (Вт/м с) соответственно;

F, - площадь наружной поверхности кож1 - хов всех теплообменников,

i Fg - площадь поверхнос- ти разделительной обечайки совместно с площадью поверхности проточного камала на уровне кожуха,

0

5

0

м%-

Jj н Л - толщина(м) и коэффициент теплопроводности материала разделительной , обечайки (Вт/м С) соответственно;

С средние коэффици - ентьт теплоотдачи ю от теплоносителя к разделительной обечайке с внутренней и наружной сто рои соответственно J5 Вт/м2 С;

-- Н, ai -средние коэффицкенты теплоотдачи от

теплоносителя к ко- 20

жуху теплообменника с внутренней и наружной сторон COOT-

ветственно Вт/м С;

7 - средняя температура 25 греющего теплоносителя по высоте внутренней полости кожуха, с

t - температура теплоно- д сителя на выходе Из активной зоны,°С;

t - средняя температура теплоносителя в полости между кожухом и разделительной обечайкой, определяемая по его плотности р из соотношения-п

40

- ЬР

Р Р

0 - средняя плотность теплоносителя, соответствующая t .с

кг/м i

UP - гидравлическое сопротивление

теплообменника. Па; h - высота кожуха теплообменни35

ка, м.

Таким образом, организация проточного канала, расположенного между смежными теплообменниками, определенной площадью теплообменной поверхности полностью исключает протечку помимо теплообменников и необходимость в механическом уплотнении зазо ра, которое увеличивает гидравлИчес,

ю J5

20

25 д

-п

40

.с

35

0

5

кое сопротивление опускного кан.чла реактора.

Формула изобретения

тем, что, с целью повьшенля энерго- иапряжелности за счет уменыжзиия гидравлического сопротивления тракта тепл.оносителя и упрощения конструкции реактора, средство для исключения протечки теплоносителя помимо теплообменников вьшолнено в В1аде проточного канала, размещенного в пространстве между смежными теплообмен- никаьм, герметичного относительно опускного канала и сообщающегося с подъемным каналом, причем площадь теплообменной поверхности проточного канала совместно с площадью теплооб- менноЙ поверхности разделительной обечайки выбраны из соотногаення

- - -.С

t -t, ,

,1 F, ( . {

где 8, H - толщина(M) и коэффициент (Бт/м°С) теплопроподности материала кожуха соответственно5

F, - площадь наружной поверхности кожухов всех теплообменников, и J

F - площадь поверхности -.разделительной обечайки совместно с площадью поверхности проточ- лого канала на уровне кожуха,M j 5j и Xj - толщина CM) и коэффициент тегшопро- водности материала

разделительной обечайки () соответственно;

« + ..р( - средние коэффи циенты теплоотдачи от теплоносителя к разделительной обечайке с внут- |о ренней и наружной сторон, Вт/м2°С,

г коэффициенты теапопере- jj Дачи от таплоно- cиteля к кожуху теплообменника с внутренней и наружной сторон, 20 j, - средняя температура греющего теплоносителя по высоте внутренней 25 полости кожуха,°С; fcj. - температура теплоносителя на выходе из активной эоны, с,- средняя температура теплоносителя в полости между кожухом и разделительной обечайкой, опре- делйемая по его плотности р из соотношения

&р ,

9,

где РХ средняя плотность теплоносителя, соответствующая

йР t,, кг/м

h Гидравлическое сопротивление, теплообменника. Па; высота кожзгха теплообменника, м.

А

14

/V

фмг.2