ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ КОНДЕНСАТОР
DOUBLE-STAGE CONDENSER

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано при проектировании воздушных теплообменников систем пассивного отвода тепла, а также при конструировании трубных систем сепараторов-пароперегревателей и подогревателей турбоустановок атомных электростанций.
Известен двухступенчатый конденсатор, содержащий теплообменные трубы первой ступени конденсации, закрепленные входными и выходными концами в стенках парораздающего и верхнего перепускного коллекторов, и теплообменные трубы второй ступени конденсации, закрепленный входными и выходными концами в стенках второго перепускного и конденсатосборного коллекторов, причем в верхнем перепускном коллекторе установлен сепаратор влаги, подсоединенный к трубопроводам для перепуска осушенного пара и конденсата (RU 2038636. 26.07.1995).
Недостатком известного конденсатора является сложность конструкции, обусловленная наличием сепаратора влаги в верхнем перепускном коллекторе, а также повышенная металлоемкость аппарата из-за большого количества коллекторов и перепускных трубопроводов.
К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных технических решений (прототипом) является двухступенчатый конденсатор, содержащий вертикальный коллектор с верхней парораздающей, средней перепускной и нижней конденсатосборной камерами, а также теплообменные трубы первой ступени конденсации, закрепленные входными и выходными концами в стенках парораздающей и перепускной камер, соответственно, и теплообменные трубы второй ступени конденсации, закрепленный входными и выходными концами в стенках перепускной и конденсатосборной камер, соответственно, причем в перепускной камере выходные концы труб первой ступени конденсации расположены выше входных концов труб второй ступени конденсации (RU 2397407, 20.08.2010).
В таком конденсаторе поверхность теплообмена выбрана такой, что в трубах первой ступени конденсации конденсируется ~80% всего пара, остальные ~20% пара обеспечивают продувку этих труб и исключают обратный ход пара из перепускной камеры вертикального коллектора в наиболее теплонапряженные трубы первой ступени конденсации. Остальные ~20% транзитного пара опускаются по перепускной камере и поступают в трубы второй ступени конденсации. В это время конденсат первой ступени конденсации стекает по стенке перепускной камеры, и часть его захватывается транзитным паром и увлекается им в трубы второй ступени конденсации. При этом конденсат прикрывает часть поверхности теплообмена труб второй ступени конденсации, что приводит к неполной конденсации транзитного пара.
Недостатком прототипа является захват конденсата первой ступени конденсации в трубы второй ступени конденсации, что приводит к понижению эффективности конденсации второй ступени конденсатора.
Технической задачей изобретения является снижение захвата конденсата первой ступени в трубы второй ступени конденсации, что повысит эффективность конденсации второй ступени конденсатора.
Техническая задача решается в двухступенчатом конденсаторе, содержащем вертикальный коллектор с верхней парораздающей, средней перепускной и нижней конденсатосборной камерами, а также теплообменные трубы первой ступени конденсации, закрепленные входными и выходными концами в стенках парораздающей и перепускной камер, соответственно, и теплообменные трубы второй ступени конденсации, закрепленный входными и выходными концами в стенках перепускной и конденсатосборной камер, соответственно, причем в перепускной камере выходные концы труб первой ступени конденсации расположены выше входных концов труб второй ступени конденсации, а к стенке перепускной камеры поперечно прикреплен кольцевой козырек, расположенный ниже выходных концов труб первой ступени конденсации, но выше входных концов труб второй ступени конденсации.
При этом козырек может иметь конденсатосборные углубления, расположенные в плане между входными концами труб второй ступени конденсации.
При этом в углублениях козырька могут быть выполнены конденсатоотводящие отверстия.
Наличие в конструкции двухступенчатого конденсатора кольцевого козырька, прикрепленного к стенке перепускной камеры вертикального коллектора и расположенного ниже выходных концов труб первой ступени конденсации, но выше входных концов труб второй ступени конденсации, снизит захват конденсата первой ступени в трубы второй ступени конденсации и повысит эффективность конденсации второй ступени конденсатора.
При этом, если козырек будет иметь конденсатосборные углубления, расположенные в плане между входными концами труб второй ступени конденсации, захват конденсата первой ступени конденсации в трубы второй ступени конденсации еще больше снизится, так как такая конструкция козырька предотвратит накопление конденсата на козырьке непосредственно над входными концами труб второй ступени конденсации. Если в углублениях козырька будут выполнены конденсатоотводящие отверстия, то это еще в большей степени снизит захват конденсата первой ступени в трубы второй ступени конденсации.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид двухступенчатого конденсатора; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2.
Двухступенчатый конденсатор содержит вертикальный коллектор 1 с верхней парораздающей камерой 2, средней перепускной камерой 3 и нижней конденсатосборной камерой 4. Двухступенчатый конденсатор содержит также теплообменные трубы 5 первой ступени конденсации, закрепленные входными и выходными концами в стенках парораздающей камеры 2 и перепускной камеры 3, соответственно, и теплообменные трубы 6 второй ступени конденсации, закрепленные входными и выходными концами в стенках перепускной камеры 3 и конденсатосборноой камеры 4, соответственно.
В перепускной камере 3 вертикального коллектора 1 выходные концы труб 5 первой ступени конденсации расположены выше входных концов труб 6 второй ступени конденсации.
К стенке перепускной камеры 3 вертикального коллектора 1 поперечно прикреплен кольцевой козырек 7, расположенный ниже выходных концов труб 5 первой ступени конденсации, но выше входных концов труб 6 второй ступени конденсации. Козырек 7 имеет конденсатосборные углубления 8, расположенные в плане между входными концами труб 6 второй ступени конденсации. В конденсатосборных углублениях 8 козырька 7 могут быть выполнены конденсатоотводящие отверстия 9.
В качестве примера конкретной реализации предлагаемого технического решения можно показать его использование в системе пассивного отвода тепла от реакторной установки.
В этом случае коллектор 1 с трубами 5 и 6 размещается в корпусе 10 с нижним коробом 11 и верхним коробом 12 подвода и отвода охлаждающего воздуха. Трубопроводы 13 и 14 служат для подвода пара и отвода конденсата этого пара, соответственно.
В вертикальном коллекторе 1 парораздающая камера 2 отделена от перепускной камеры 3 посредством перегородки 15, а перепускная камера 3 от конденсатосборной камеры 4 - посредством перегородки 16, выполненной с гидрозатвором 17.
При работе реакторной установки в режиме расхолаживания в парораздающую камеру 2 вертикального коллектора 1 по трубопроводу 13 подается пар, который затем распределяется по трубам 5 первой ступени конденсации. В трубах 5 первой ступени конденсации конденсируется ~80% всего пара, отдавая тепло атмосферному воздуху, проходящему по межтрубному пространству конденсатора. Остальные ~20% пара обеспечивают продувку труб 5 и исключают обратный ход пара из перепускной камеры 3 в наиболее теплонапряженные трубы 5 первой ступени конденсации. Транзитный пар опускаются по перепускной камере 3 вертикального коллектора и поступают в трубы 6 второй ступени конденсации.
В это время конденсат первой ступени конденсации стекает по стенке перепускной камеры 3 вертикального коллектора 1, попадает на козырек 7, по которому стекает в углубления 8. Из углублений 8, а при наличии в них отверстий 9, через отверстия 9 конденсат попадает на перегородку 16. При этом на перегородке 16 образуется небольшой уровень (~50 мм), который на чертеже условно не показан. Далее конденсат через гидрозатвор 17 перепускается в конденсатосборную камеру 4 вертикального коллектора 1. В конденсатосборную камере 4 также сливается конденсат из труб 6 второй ступени конденсации, образованный за счет теплообмена с атмосферным воздухом в межтрубном пространстве конденсатора. Выводится конденсат из аппарата по трубопроводу 14.