МОДУЛЬ ТЕПЛООБМЕННИКА СИСТЕМЫ ПАССИВНОГО ОТВОДА ТЕПЛА

Полезная модель относится к атомной энергетике, а более конкретно к модулю теплообменника системы пассивного отвода тепла для ядерных энергетических установок.
В случае аварий с потерей электроснабжения энергоблока требуется пассивный отвод тепла остаточных тепловыделений ядерного реактора, например, путем использования модуля теплообменника, охлаждаемого воздухом.
Известен модуль теплообменника системы пассивного отвода тепла, содержащий пучок слабонаклонных труб, присоединенных к верхнему и нижнему коллекторам теплоносителя, расположенных в камере, в которую снизу поступает охлаждающая среда (патент РФ №2179289, МПК F28B 1/06, 22.12.1995).
При использовании такого модуля теплообменника в системе пассивного отвода тепла ядерной энергетической установки пассивный принцип достигается естественной циркуляцией теплоносителя, охлаждаемого атмосферным воздухом, за счет высотного расположения теплообменника относительно парогенератора, из которого поступает пар.
Недостатком такого модуля теплообменника системы пассивного отвода тепла является его низкая эффективность, обусловленная конструкцией камеры охлаждения, в частности включением в нее камер теплоносителя.
Наиболее близким к предлагаемому является модуль теплообменника системы пассивного отвода тепла, содержащий раму с установленными в ней одним или более коллектором теплоносителя, один или более U-образный пучок слабонаклонных труб, имеющих оребренные участки, и камеру охлаждения, ограниченную установленными в раме поперек трубного пучка V-образными экранами, охватывающими оребренные участки труб (патент РФ №2361163, МПК F28B 1/06, 22.06.2007).
Недостатком такого модуля теплообменника системы пассивного отвода тепла является его низкая эффективность, обусловленная образованием застойных зон и завихрений охлаждающего воздушного потока в вершинах V-образных экранов.
Полезная модель направлена на решение задачи повышения эффективности модуля теплообменника системы пассивного отвода тепла.
Технический результат - уменьшение вплоть до исключения образования на экранах модуля теплообменника системы пассивного отвода тепла застойных зон и завихрений охлаждающего воздушного потока. Сопутствующий технический результат - повышение технологичности и безопасности модуля теплообменника системы пассивного отвода тепла.
Технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в модуле теплообменника системы пассивного отвода тепла, содержащем раму с установленными в ней одним или более коллектором теплоносителя, одним или более U-образным пучком слабонаклонных труб, имеющих оребренные участки, и камеру охлаждения, ограниченную установленными в раме поперек трубного пучка и соосно ему V-образными, вершины которых расположены в межтрубном пространстве, экранами, ограничивающими оребренные участки труб на высоту камеры охлаждения и на ширину линейного размера пошагово расположенных в пучке труб, вершина по крайней мере одного V-образного экрана выполнена усеченной, причем усеченный участок экрана выполнен прямолинейным или криволинейным, кроме того экран выполнен из составных элементов, повторяющих профиль экрана, снабженных двусторонними полупазами для размещения в них труб, и имеющих линейный размер равный шагу расположения труб в пучке, жестко соединенных между собой, например, сваркой.
Сущность изобретения пояснена чертежами.
На фиг.1 изображен вид спереди на модуль теплообменника системы пассивного отвода тепла.
На фиг.2 изображен V-образный экран модуля теплообменника системы пассивного отвода тепла с прямолинейным усеченным участком.
На фиг.3 изображен V-образный экран модуля теплообменника системы пассивного отвода тепла с криволинейным усеченным участком.
На фиг.4 изображен составной элемент экрана.
Модуль теплообменника системы пассивного отвода тепла (фиг.1) включает в себя раму 1, U-образный пучок 2 теплообменных труб с оребренными участками 3, камеру 4 для направления охлаждающей среды, например воздуха, к оребренным участкам 3 пучка 2 теплообменных труб, коллектор 5, V-образные экраны 6 с усеченными участками 7.
Усеченный участок 7 может быть выполнен прямолинейным (фиг.2), или криволинейным (фиг.3) оптимальной кривизны с точки зрения аэродинамики (дуга, волна и т.п.). Кроме того в зависимости от конкретных условий (например, если угол V-образного профиля велик и образуемая застойная зона или завихрение невелики), усеченный участок 7 может быть выполнен лишь на одном из экранов 6.
Каждый V-образный экран 6 выполнен из составных элементов 8 (фиг.4), повторяющих профиль экрана 6. Каждый составной элемент 8 снабжен двусторонними полупазами 9 для размещения в них труб. Линейный размер t составного элемента 8 равен шагу h расположения труб в пучке. Между собой составные элементы 8 жестко соединены, например, сваркой. Такое исполнение экрана 6 позволяет легко монтировать его в модуле теплообменника в последовательном режиме по мере заделки теплообменных труб пучка 2 в коллектор 5. Кроме того развитое сечение экрана 6 (ребра жесткости - перегибы экрана) в купе со сварными швами (псевдо ребра жесткости - сварные швы) повышает несущую (самонесущую) способность экрана 6 и его демпфирующие свойства, обусловленные наличием зон переменной жесткости, способные погасить резонансные явления в нештатной ситуации.
Остальные элементы модуля теплообменника не показаны.
Теплообменник работает следующим образом.
Водяной пар поступает в теплообменные трубы пучка 2 через коллектор 5.
Охлаждающая среда, например атмосферный воздух, поступает в теплообменник снизу, проходя через камеру 4, образованную рамой 1 модуля теплообменника системы пассивного отвода тепла, обшитой изнутри листами и V-образными экранами 6, направляющими воздух на оребренные участки 3 теплообменных труб. Наличие у V-образных экранов 6 прямолинейных или криволинейных усеченных участков 7 снижает вплоть до полного исключения образование застойных зон и завихрений охлаждающего воздушного потока.
Таким образом, предлагаемый модуль теплообменника системы пассивного отвода тепла по сравнению с прототипом обладает повышенной эффективностью теплообмена.
Наиболее целесообразно предложенное изобретение использовать в системах безопасности ядерных энергетических установок, и в первую очередь в системе пассивного отвода тепла от реактора при обесточивании атомной электрической станции.