ТЕПЛООБМЕННИК
HEAT EXCHANGER

Изобретение относится к атомной энергетике, а более конкретно к теплообменникам систем 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 теплообменника, охлаждаемого воздухом.
Известен теплообменник, содержащий пучок слабонаклонных труб, расположенных в канале, в который снизу поступает охлаждающая среда, и присоединенный к верхней и нижней камерам теплоносителя /патент Англии № 1173717, МКИ F4S/.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является теплообменник, содержащий пучок слабонаклонных труб, расположенных в канале, в который снизу поступает охлаждающая среда, и присоединенный к верхней и нижней камерам теплоносителя, последняя из которых снабжена дренажом для удаления теплоносителя из нижней камеры (патент России № 2179289, МПК F28B 1/06, зарегистрирован 22.12.1995) - принят за прототип.
При использовании такого 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 известных теплообменников является их большая масса из-за наличия двух тяжелых толстостенных камер, предназначенных выдерживать давление пара, поступающего из парогенератора.
Необходимость высотного расположения теплообменников в здании АЭС требует укрепления здания АЭС. Особо высокое усилие на здание со стороны теплообменника возникает при сейсмических явлениях. Закрепление тяжелого теплообменника увеличивает стоимость здания.
Помимо удорожания здания АЭС наличие двух камер обуславливает:
высокую стоимость изготовления самого теплообменника и удвоенного количества запасных частей (прокладок, элементов крепления съемных крышек, уплотняющих камеры теплообменника);
увеличенные транспортные расходы;
высокую стоимость обслуживания теплообменника во время эксплуатации (осмотр двух камер с обязательным их разуплотнением).
Изобретение направлено на решение задачи по удешевлению стоимости теплообменника, уменьшению затрат на его обслуживание при эксплуатации, удешевление стоимости здания АЭС.
Технический результат - упрощение конструкции и, как следствие, повышение надежности, уменьшение массы и, следовательно, металлоемкости и уменьшение расходов.
Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в теплообменнике, содержащем камеру, пучок теплообменных труб, расположенных в канале, в который снизу поступает охлаждающая среда, дренаж для удаления теплоносителя, к камере присоединен патрубок для подвода пара, причем выходная часть патрубка для подвода пара расположена выше выходных концов теплообменных труб, при этом выходные концы теплообменных труб затоплены конденсатом.
Камера включает в себя корпус, к которому присоединены пучок теплообменных труб, дренаж и патрубок для подвода пара. Помимо этого камера имеет съемную крышку, уплотняющую камеру.
При таком устройстве теплообменника уменьшается его масса и, следовательно, металлоемкость за счет ликвидации одной из камер, включающей съемную крышку с элементами уплотнения и крепления.
Уменьшаются затраты на изготовление теплообменника и запасных частей к нему, включающих в свой комплект элементы уплотнения и крепления съемных крышек.
Уменьшаются затраты на транспортирование теплообменника.
Уменьшаются затраты на монтаж теплообменника на месте применения.
Уменьшаются затраты на обслуживание теплообменника во время эксплуатации: осмотр состояния камер.
С уменьшением массы теплообменников уменьшаются расходы на строительство здания.
Сущность изобретения пояснена чертежами.
На фиг.1 изображен вид спереди на теплообменник с пучком теплообменных труб.
На фиг.2 изображен фрагмент камеры теплообменника.
Теплообменник включает в себя пучок теплообменных труб 1, канал 2 для направления охлаждающей среды, например воздуха, к пучку теплообменных труб 1, камеру 3.
Камера 3 включает в себя корпус 4, патрубок подвода пара 5, выходная часть 6 которого расположена выше выходных концов 7 труб теплообменного пучка 1, дренаж 8 для удаления теплоносителя, съемную крышку 9. Элементы уплотнения и крепления съемной крышки не показаны.
Теплообменник работает следующим образом.
Водяной пар поступает в камеру 3 по патрубку подвода пара 5, выходная часть которого (верхний торец) 6 расположена выше верхнего ряда выходных концов труб 7 теплообменного пучка 1. Выходные концы теплообменных труб находятся под уровнем конденсата, что обеспечивается высотой патрубка дренажа 8 для удаления теплоносителя. Пар направляется во входные концы теплообменных труб 1 и далее, проходя по теплообменным трубам 1, конденсируется, а конденсат сливается в камеру 3 через выходные концы 7 труб теплообменного пучка 1, затопленных конденсатом, таким образом происходит дренаж.
Охлаждающая среда, например атмосферный воздух, поступает в теплообменник снизу, проходит по каналу 2, образованному рамой теплообменника, обшитой изнутри листами и перегородками (не показаны), направляющими воздух на оребренные участки теплообменных труб.
Естественная циркуляция теплоносителя от парогенератора до теплообменника и от теплообменника до парогенератора осуществляется за счет столба конденсата, находящегося в опускных участках теплообменных труб между камерой и нижними рядами теплообменных труб теплообменника.
Таким образом, предлагаемый теплообменник по сравнению с прототипом обладает преимуществом, а именно: при одинаковой мощности с прототипом предлагаемый теплообменник легче. При его изготовлении и обслуживании во время эксплуатации затраты меньше. Удешевляется здание АЭС.
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.