K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ

Transkript

1 ČESKOSLOVENSKÁ SOCIALISTICKÁ R E P U B L I K A POPIS VYNÁLEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ MPT G 21 c 15/16 ^ S á i Přihlášeno 07. VI (PV ) PT 21 g 21/24 Zveřejněno 28. II ÚŘAD PRO VYNÁLEZY A OBJEVY Vydáno 15. VII MDT : Autor vynálezu Ing. JOSEF ŠRÚTEK, doc. ing. FRANTIŠEK DUBŠEK, CSc., a ing. VLADIMÍR KŘÍŽEK, CSc., BRNO Obrácený parogenerátor 1 Předmětem vynálezu je obrácený parogenerátor s tekutým kovem Jako teplonositelem pro jaderné elektrárny s rychlými reaktory. Velké jaderné elektrárny s rychlými re- s aktory chlazenými tekutými kovy se v současné době stavějí jako tříokruhové s průtlačnými parogenerátory. V primárním okruhu proudí aktivní tekutý kov, v sekundárním neaktivní tekutý kov, v terciárním vo- u> da a pára. Sekundární okruh, ač představuje značnou část investice celé jaderné elektrárny, je nutný při současně používaných koncepcích parogenerátor ů jaderných elektráren " chlazených tekutým kovem, neboť případná porucha teplosměnné trubky parogenerátoru vyvolá poruchy dalších trubek a reakce tekutého kovu s vodou či párou ve velkém objemu tekutého kovu by mohla mít za ná- so sledek vážné poruchy reaktoru a celé jaderné elektrárny. Změna koncepčního řešení celé jaderné elektrárny, vypuštění neaktivního okruhu tekutého kovu, je podmíněna změnou kon- «cepčního řešení parogenerátoru. Výše uvedené snahy vedou k použití obráceného parogenerátoru, v jehož teplosměnných trubkách proudí tekutý kov a v mezitrubkovém prostoru voda a pára,»o u kterého bouřlivá reakce při případné havárii teplosměnné trubky probíhá za přítomnosti malého množství tekutého kovu a nemá za následek lavinovité šíření poruch na dalších teplosměnných trubkách. Změnou koncepce parogenerátoru zavedením tekutého kovu do teplosměnných trubek a vody a páry do mezitrubkového prostoru vyvstávající u dosud používaných typů parogenerátorů průtlačného typu tyto problémy: Již při z technologického hlediska používaném minimálním poměru mezi roztečí tru- 5 bek s a vnějším 0 d, = 1,25 vychází pro průtlačný parogenerátor, jak v jeho odpařovací, tak přehřívací části velmi nepříznivý poměr mezi průřezem pro tekutý kov a pro vodu či páru, což má za následek jednak velké tlakové ztráty ze strany sodíku a tak zvyšování čerpací práce a zhoršování havarijního dochlazování reaktoru při výpadku cirkulačních čerpadel a jednak malé hmotové rychlosti w 200 kg/m 2 s ze strany vody a páry, a tak i malé součinitele přestupu tepla ze strany vody a páry a zvětšování teplosměnné plochy. Vzhledem k tomu, že teplota stěny teplosměnných trubek bude blízká teplotě teku-

2 3 tého kovu a teplota plášte bude mít teplotu vody či páry, vznikají zvláště při havarijních režimech zvýšené požadavky na kompensaci rozdílných tepelných roztažení mezi pláštěm výměníku a mezi teplosměnnými trubkami. U průtlačných parogenerátorů jsou teplosměnné trubky nepříznivě namáhány vlivem velkých tepelných toků, řádově 16 6 kcal/m 2 h, a pulsaci teplot na stěnách v blízkosti kritické suchosti x k. Malá zásoba vody v parogenerátorů má za následek při výpadku napájecích čerpadel velmi rychlé vysušení parogenerátorů, a tím snížení životnosti rychlými změnami teplot na trubkách a trubkovnicích. U průtlačných parogenerátorů jsou velmi přísné požadavky na čistotu napájecí vody, neboť případné nečistoty, soli, narušující teplosměnné trubky a nánosy snižují součinitele prostupu tepla. Uvedené nevýhody odstraňuje obrácený parogenerátor s tekutým kovem jako teplonositelem, kde v odpařovací části je průtok tekutého kovu v teplosměnných trubkách a průtok vody a páry v mezitrubkovém prostoru a v přehřívací části je průtok tekutého kovu v teplosměnných trubkách a průtok páry je v mezitrubkovém prostoru podle vynálezu. Podstata vynálezu záleží v tom, že průtok vody a páry v odpařovací části je v přirozené cirkulaci, popřípadě v cirkulaci povzbuzené cirkulačním čerpadlem. Přirozenou cirkulací vody a páry, například cirkulačním číslem 4, se zvětší cirkulující množství čtyřikrát proti průtlačnému parogenerátorů, a tím se zvýší hmotová rychlost, což má za následek zvětšení součinitele přestupu tepla a zmenšení teplosměnné plochy odpařovací části a odstranění zóny největších pulsaci teplot na stěnách trubek. Odpařovací, přehřívací i přihřívací části je výhodné provést z článků tvaru U, čímž je řešen problém rozdílnosti tepelného roztažení pláště a teplosměnných trubek. Pro snížení tlakových ztrát ze strany tekutého kovu v přehřívací části je vhodné paralelně s prehřívákem zařadit mezipřehřívák nebo články přehříváku zařadit za sebou ze strany, ale vedle sebe ze strany tekutého kovu. V přehřívací části je výhodné provést teplosměnné trubky s vnějším žebrováním pro zvětšení teplosměnné plochy a zvětšení rychlosti páry vyšším zaplněním prostoru. Příklad provedení obráceného parogene B 1 rátoru podle vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kde obr. 1 představuje celkový schematický pohled v nárysu na obrácený parogenerátor, kde obr. 2 znázor- 3 ňuje celkový schematický pohled v nárysu na obrácený parogenerátor podle vynálezu s přihříváním, a obr. 3 znázorňuje schematicky provedení rozděleného přehříváku podle vynálezu, u Jak je znázorněno na obr. 1, tekutý kov 1 vstupuje do teplosměnných trubek 3 přehřívací části 6 přes vstupní sodíkovou komoru 2. Přehřívací část 6 je tvořena dvěma výměníky tvaru U řazenými za sebou a vzáu jemně propojenými ze sírany tekutého kovu 1 převodovým svazkem trubek 5. Z přehřívací části 6 proudí tekutý kov 1 přes přechodový svazek trubek 5 do odpařovací části 7, ve které proudí rovněž v teplosměnjo ných trubkách 3. Z obráceného parogenerátorů tekutý kov 1 vystupuje přes výstupní sodíkovou komoru 8. Napájecí voda 9 je přiváděna do bubnu 10. Propojovacím potrubím 11 je voda odváděna do odpařovače 7, kde J5 so 4 proudí v protiproudu v mezitrubkovém prostoru 4. Vzniklá parovodní směs je vedena propojovacím potrubím.11 do bubnu 10. Pára z bubnu 10 je odváděna propojovacím potrubím 11 do přehřívací části 6, kde rovněž proudí v mezitrubkovém prostoru 4. Z obráceného parogenerátorů vystupuje pára přes komoru přehřáté páry 12. Pro zlepšení cirkulace ze strany vody může být do okruhu zařazeno cirkulační čerpadlo 16., 5 Provedení s přihříváním je znázorněno na obr. 2. Průtok tekutého kovu 1 se před obráceným parogenerátorem rozděluje do přehřívací části 6 a přihřívací části 14. Přihřívaná pára vstupuje vstupní komorou 13 pro 40 přihřátou páru a vystupuje výstupní komorou 15 přihřáté páry. Provedení s rozděleným přehřívákem je znázorněno na obr. 3. Tekutý kov 1 se před vstupem do obráceného parogenerátorů rozděluje do dvou přehřívacích částí 6 a po projití vstupními sodíkovými komorami 2 a v teplosměnných trubkách 3 obou částí se spojuje a proudí do odpařovací části 7. Pára proudí v protiproudu v mezitrubkovém 50 prostoru 4 obou částí navzájem propojených propojovacím potrubím 11 a vstupuje přes propojovací potrubí 11 a komoru přehřáté péry 12. Přehřívací část 6 je tedy rozdělena na část A zapojenou ze strany tekutého ko- S5 vu 1 vedle sebe a na část B ze strany zapojenou za sebou. PŘEDMĚT 1. Obrácený parogenerátor s tekutým kovem jako teplonositelem, kde je průtok tekutého kovu v teplosměnných trubkách a průtok vody a páry v mezitrubkovém prostoru, a v přehřívací části je průtok tekutého kovu v teplosměnných trubkách a průtok páry je v mezitrubkovém prostoru, vyznačující se tím, že průtok vody a páry v odpařo- VYNÁLEZU vací části je v přirozené cirkulaci, popřípadě v cirkulaci povzbuzené cirkulačním čerpadlem (16). co 2. Obrácený parogenerátor podle bodu 1 vyznačující se tím, že průtok tekutého kovu [1) je rozdělen do přehřívací části (6) a do přihřívací části (14) a spojen v přechodo-

3 B vém svazku [5] trubek do odpařovac! části (7). 3. Obrácený parogenerátor podle bodů 1, 2 vyznačující se tím, že teplosměnné trubky v přehřívací části (6) a přihřívací části (14) jsou žebrované. 4. Obrácený parogenerátor podle bodu 1, vyznačený tím, že přehřívací část (6) je rozdělena na část (A) zapojenou ze strany tekutého kovu (1) vadle sebe a na část [B) i5 ze strany páry zapojenou za sebou. 3 listy výkresů Sevsrografla, n. p., provozovna 37, Most

4 Obr. T

5 / / / / V Obr i /

6