ПАРОГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к ядерной энергетике и предназначена для генерирования пара на атомных электростанциях.
Из уровня техники известен парогенератор («Прошлое и будущее горизонтальных парогенераторов» Н.Б. Трунов, Б.И. Лукасевич, В.В. Сотсков, С.А. Харченко, ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС», г. Подольск, стр. 15-21), содержащий корпус, входной и выходной коллекторы с присоединенным к ним горизонтальным пучком теплообменных труб, выгородку входного коллектора, выгородку выходного коллектора, погруженный дырчатый лист, установленный в верхней части корпуса пароприемный дырчатый лист, содержащий раму и закрепленные на ней горизонтально расположенные листы с перфорацией и вертикально расположенные торцевые листы, и патрубки отвода пара. Выгородка входного коллектора состоит из вертикально расположенных боковых листов и продольного листа, выгородка выходного коллектора состоит из вертикально расположенных боковых листов и продольного листа.
Недостатками известного парогенератора являются большая неравномерность нагрузки зеркала испарения, которая приводит к ненадежной работе устройства в целом.
Из уровня техники известен парогенератор (патент РФ на полезную модель №57425, МПК F22B 1/02, опубликован 10.10.2006), принятый за прототип заявленной полезной модели. Известный парогенератор содержит корпус, входной и выходной коллекторы с присоединенным к ним горизонтальным пучком теплообменных труб, выгородку входного коллектора, выгородку выходного коллектора, погруженный дырчатый лист, установленный в верхней части корпуса пароприемный дырчатый лист, содержащий раму и закрепленные на ней горизонтально расположенные листы с перфорацией и вертикально расположенные торцевые листы с перфорацией, и патрубок отвода пара. Выгородка входного коллектора состоит из вертикально расположенных боковых листов и продольного листа, выгородка выходного коллектора состоит из вертикально расположенных боковых листов и продольного листа.
Недостатком известного парогенератора является то, что из-за сосредоточенного отвода пара из корпуса парогенератора его пароприемный дырчатый лист не обеспечивает равномерность потока пара по площади зеркала испарения. Такой сосредоточенный выход пара из корпуса парогенератора приводит к большим скоростям потока, косому обтеканию паром вертикальных цилиндрических входного и выходного коллекторов, и, как следствие, возникновению вихревых структур в паровом пространстве парогенератора. Высокие локальные скорости потока пара на входе пароотводящего патрубка приводят к понижению статического давления, что в свою очередь увеличивает скорость потока в паровом пространстве парогенератора перед пароприемным дырчатым листом напротив патрубка отвода пара. Также вихревые структуры искажают равномерное восходящее поле скоростей потока пара в паровом пространстве парогенератора, что приводит к нарушению процесса гравитационной сепарации (осаждения влаги) и, как следствие, превышению нормируемого значения влажности пара на выходе из парогенератора.
Задачей полезной модели является обеспечение более равномерного потока пара по площади зеркала испарения, направленного подъемного течения без образования областей с недопустимо высокими скоростями потока пара, и уменьшение гидравлического сопротивления системы отвода пара из корпуса парогенератора.
Техническим результатом полезной модели является повышение эксплуатационной надежности парогенератора путем уменьшения гидравлического сопротивления тракта отвода пара и увеличения эффективности пароприемного дырчатого листа.
Сущность полезной модели заключается в том, что парогенератор содержит корпус, входной и выходной коллекторы с присоединенным к ним горизонтальным пучком теплообменных труб, выгородку входного коллектора, выгородку выходного коллектора, погруженный дырчатый лист, установленный в верхней части корпуса пароприемный дырчатый лист, содержащий раму и закрепленные на ней горизонтально расположенные листы с перфорацией и вертикально расположенные торцевые листы с перфорацией, и патрубок отвода пара. Выгородка входного коллектора состоит из вертикально расположенных боковых листов и продольного листа, выполненных с перфорацией. Выгородка выходного коллектора состоит из вертикально расположенных боковых листов и продольного листа, выполненных с перфорацией. Места соединений продольного листа с боковыми листами выгородки входного коллектора и места соединений продольного листа с боковыми листами выгородки выходного коллектора выполнены скругленными.
При этом перфорация листов выгородок может быть выполнена в любом возможном варианте сочетаний по отношению к направлению течения потока внутри короба пароприемного дырчатого листа, в частности, перфорация выполнена:
- на боковых листах выгородки входного коллектора и на боковых листах выгородки выходного коллектора с наветренной стороны по отношению к движению потока внутри короба пароприемного дырчатого листа;
- на боковых листах выгородки входного коллектора и на боковых листах выгородки выходного коллектора с подветренной стороны по отношению к движению потока внутри короба пароприемного дырчатого листа;
- на продольном листе выгородки входного коллектора и на продольном листе выгородки выходного коллектора с наветренной стороны по отношению к движению потока внутри короба пароприемного дырчатого листа;
- на продольном листе выгородки входного коллектора и на продольном листе выгородки выходного коллектора с подветренной стороны по отношению к движению потока внутри короба пароприемного дырчатого листа.
Технический результат достигается за счет перфорации продольного и боковых листов выгородки входного и выходного коллекторов, а также за счет скругления мест соединений продольного и боковых листов выгородки входного и выходного коллекторов, которые уменьшают влияние на поле скоростей потока в паровом пространстве парогенератора сосредоточенного выхода в виде патрубка отвода пара, уменьшают гидравлическое сопротивление при течении пара внутри короба пароприемного дырчатого листа, увеличивают проходное сечение и, как следствие, уменьшают общее гидравлическое сопротивление всей системы отвода пара из корпуса парогенератора.
Полезная модель иллюстрируется следующими чертежами.
На фиг. 1 показан парогенератор, где: 1 - корпус парогенератора, 2 - входной коллектор, 3 - теплообменные трубы, 4 - выходной коллектор, 5 - погруженный дырчатый лист, 6 - паровое пространство, 7 - пароприемный дырчатый лист, 8 - патрубок отвода пара.
На фиг. 2 показано сечение Α-A парогенератора, иллюстрирующее выгородку входного и выходного коллекторов (вид сбоку), где: 1 - корпус парогенератора, 7 - пароприемный дырчатый лист, 8 - патрубок отвода пара, 9 - боковой лист выгородки, 10 - продольный лист выгородки.
На фиг. 3 показано сечение Б-Б парогенератора, иллюстрирующее пароприемный дырчатый лист, известный из уровня техники (вид сверху), где 7 - пароприемный дырчатый лист, 9 - боковой лист выгородки, 10 - продольный лист выгородки.
На фиг. 4 показано сечение Б-Б парогенератора, иллюстрирующее пароприемный дырчатый лист, в котором места соединений продольного и боковых листов выгородки входного коллектора и места соединений продольного и боковых листов выгородки выходного коллектора выполнены скругленными (вид сверху), где 7 - пароприемный дырчатый лист, 9 - боковой лист выгородки, 10 - продольный лист выгородки.
Корпус парогенератора 1 (см. фиг. 1) представляет собой сварной горизонтальный цилиндрический сосуд с эллиптическими днищами. Корпус парогенератора 1 снабжен патрубком отвода пара 8, расположенным в его верхней части. Кроме того, к корпусу парогенератора 1 прикреплены входной 2 и выходной 4 коллекторы, представляющие собой вертикальные цилиндрические сосуды. Входной коллектор 2 предназначен для подвода теплоносителя в теплообменные трубы 3, выходной коллектор 4 служит для отвода теплоносителя из теплообменных труб 3. Пучок U-образных теплообменных труб 3 расположен горизонтально и закреплен своими концами в коллекторы 2 и 4. Погруженный дырчатый лист 5 выполнен плоским с перфорацией, расположен горизонтально над пучком теплообменных труб 3 и прикреплен к корпусу парогенератора 1. Пароприемный дырчатый лист 7 выполнен плоским с перфорацией, расположен горизонтально, установлен в верхней части корпуса парогенератора 1 и прикреплен к нему. Пароприемный дырчатый лист 7 содержит раму и закрепленные на ней горизонтально расположенные листы с перфорацией и вертикально расположенные торцевые листы с перфорацией. Между погруженным 5 и пароприемным 7 дырчатыми листами находится паровое пространство 6.
На фиг. 2 изображена выгородка выходного коллектора 4, образованная вертикально расположенными продольным листом 10 и боковыми листами 9, соединенными с боковыми гранями продольного листа 10. Выгородка входного коллектора 2 образована аналогично -вертикально расположенными продольным листом 10 и боковыми листами 9, соединенными с боковыми гранями продольного листа 10. Боковые 9 и продольные 10 листы выгородок входного 2 и выходного 4 коллекторов нижней частью крепятся к раме пароприемного дырчатого листа 7, верхней частью к корпусу парогенератора 1.
На боковых листах 9 выгородки входного коллектора 2 и на боковых листах 9 выгородки выходного коллектора 4 расположена перфорация (на фиг. не показано), которая может быть выполнена как с наветренной, так и с подветренной стороны по отношению к движению потока пара внутри короба пароприемного дырчатого листа 7. Перфорация также произведена на продольном листе 10 выгородки входного коллектора 2 и на продольном листе 10 выгородки выходного коллектора 4. Выполнение перфорации с наветренной либо с подветренной стороны, а также размер и количество отверстий, образующих перфорацию, определяется общим расходом пара из парогенератора, скоростью потока в элементах конструкции проточного тракта и его геометрическими размерами.
Перфорация на вертикальных листах 9 и 10 выгородки входного 2 и выходного 4 коллекторов может быть выполнена в любом возможном варианте сочетаний по отношению к направлению течения потока внутри короба пароприемного дырчатого листа 7. В частности, перфорация может быть выполнена на боковых листах 9 выгородки входного коллектора 2 и на боковых листах 9 выгородки выходного коллектора 4 с наветренной стороны по отношению к движению потока внутри короба пароприемного дырчатого листа 7; на боковых листах 9 выгородки входного коллектора 2 и на боковых листах 9 выгородки выходного коллектора 4 с подветренной стороны по отношению к движению потока внутри короба пароприемного дырчатого листа 7; на продольном листе 10 выгородки входного коллектора 2 и на продольном листе 10 выгородки выходного коллектора 4 с наветренной стороны по отношению к движению потока внутри короба пароприемного дырчатого листа 7; на продольном листе 10 выгородки входного коллектора 2 и на продольном листе 10 выгородки выходного коллектора 4 с подветренной стороны по отношению к движению потока внутри короба пароприемного дырчатого листа 7.
При этом места соединений продольного листа 10 с боковыми листами 9 выгородки входного коллектора 2 и места соединений продольного листа 10 с боковыми листами 9 выгородки выходного коллектора 4 выполнены скругленными (см. фиг. 4).
Объем, ограниченный внутренней поверхностью выгородок входного 2 и выходного 4 коллекторов, наружной поверхностью входного 2 и выходного 4 коллекторов, а также внутренней поверхностью корпуса парогенератора 1 над выгородками, представляет собой продолжение парового пространства 6.
Парогенератор работает следующим образом.
Теплоноситель поступает во входной коллектор 2, проходит по пучку горизонтальных теплообменных труб 3 и выходит через выходной коллектор 4. Теплоноситель передает тепло расположенному в межтрубном пространстве рабочему телу, которое кипит. Образующийся пар проходит погруженный дырчатый лист 5, паровое пространство 6 и поступает на пароприемный дырчатый лист 7. Далее пар через отверстия в пароприемном дырчатом листе 7 и отверстия в боковых 9 и продольных 10 листах выгородки коллекторов 2 и 4 попадает в пространство, ограниченное сверху внутренней поверхностью корпуса парогенератора 1. Затем пар выходит через патрубок отвода пара 8 из корпуса парогенератора 1.
Использование перфорированных боковых 9 и продольных 10 листов выгородок входного 2 и выходного 4 коллекторов короба пароприемного дырчатого листа 7, а также выполнение мест соединений продольных листов 10 с боковыми листами 9 выгородок входного 2 и выходного 4 коллекторов скругленными, позволяет уменьшить или исключить зону завихренности восходящего с зеркала испарения потока пара. Это дает возможность организовать направленное подъемное течение без образования областей с недопустимо высокими скоростями потока, а также с горизонтальным и нисходящим течением пара. Тем самым обеспечивается нормальная работа гравитационной сепарации и, как следствие, обеспечение нормируемого значения влажности насыщенного пара на выходе из парогенератора.
Таким образом уменьшается гидравлическое сопротивление тракта отвода пара и повышается эксплуатационная надежность парогенератора.