Теплообменник

Полезная модель относится к области ядерной энергетики и может быть использована в интегральных и блочных реакторах с водо-водяной некипящей активной зоной с принудительной или естественной циркуляцией теплоносителя первого контура.
Известна конструкция прямоточного вертикального парогенератора (патент №13835 от 27.05.2000), содержащего теплообменные элементы типа труба в трубе, патрубок подвода рабочей среды снизу в кольцевые полости между наружными и внутренними трубами, патрубки отвода пара и греющей среды, патрубок подвода греющей среды сверху одновременно во внутренние трубы и каналы, образованные в межтрубном пространстве.
Также известна конструкция теплообменника (патент №2152574 от 10.07.2000), содержащего расположенный в кожухе пучок параллельных пространственно-спиральных змеевиков с одинаковыми геометрическими характеристиками, оси которых параллельны.
Недостатком данных технических решений является разрыв циркуляции теплоносителя первого контура при авариях с потерей теплоносителя, связанных со снижением его уровня ниже верхней кромки кожуха теплообменника (парогенератора), что снижает резерв времени до прекращения теплоотвода от активной зоны.
Целью предлагаемой полезной модели является увеличение резерва времени до прекращения теплоотвода от активной зоны при авариях с потерей теплоносителя, а также обеспечение теплосъема с активной зоны при снижении уровня теплоносителя, связанного с проведением ремонтных работ.
Техническим результатом является разработка теплообменника, который позволит повысить надежность и безопасность интегрального реактора при авариях с потерей теплоносителя.
Технический результат достигается тем, что кожух теплообменника в области перегревательного участка снабжен отверстиями произвольной формы.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
на фиг. 1 - общий вид прямоточного теплообменника;
на фиг. 2 - схема циркуляции теплоносителя на примере интегрального реактора при авариях с потерей теплоносителя.
Теплообменник 1 (см. фиг. 1) состоит из следующих основных частей: кожуха 2 с отверстиями 3 произвольной формы и теплообменных элементов 4. Количество и размер отверстий 3 должны пропускать необходимый расход теплоносителя, обеспечивающий требуемый теплоотвод при снижении его уровня ниже верхней кромки кожуха 2, а также обеспечить возможность удаления из полости теплообменника 1 неконденсирующихся газов.
При нормальной эксплуатации теплоноситель первого контура в теплообменнике 1 является греющей средой, теплоноситель второго контура - рабочей средой, которая при проходе через теплообменные элементы 4 нагревается, испаряется и перегревается до требуемых параметров. В качестве теплообменных элементов 4 в теплообменнике 1 могут быть использованы змеевики, прямые трубы и др.
При авариях с потерей теплоносителя первого контура из-за снижения его уровня теплоноситель входит в теплообменник 1 через отверстия 3, которые также используются для удаления из его полости неконденсирующихся газов (см. фиг. 1), существенно ухудшающих теплообмен на поверхности трубной системы теплообменника 1.
На фиг. 2 представлена схема циркуляции теплоносителя в интегральном реакторе при авариях с потерей теплоносителя. При наличии отверстий 3 в кожухе 2 теплообменника 1, в случае снижения уровня теплоносителя первого контура на Δm относительно исходного уровня, циркуляция теплоносителя сохраняется, при этом обеспечивается надежный теплоотвод от активной зоны 5 через теплообменник 1.
В режиме нормальной эксплуатации наличие отверстий 3 в кожухе 2 теплообменника 1 в области перегревательного участка 8 не приводит к существенному снижению эффективности теплосъема.
Кроме того, полный отказ от кожуха 2 теплообменника 1 либо его перфорация (отверстия 3) на уровне испарительного 6 и (или) экономайзерного 7 участков теплообменника 1 приведет к существенному снижению эффективности теплосъема и к увеличению массогабаритных показателей интегрального реактора.
Под экономайзерным участком 7 теплообменника 1 следует понимать участок теплообменной поверхности, на котором теплоноситель второго контура доводится до кипения.
Под испарительным участком 6 теплообменника 1 следует понимать участок теплообменной поверхности, на котором теплоноситель второго контура переходит в состояние насыщения.
Под перегревательным участком 8 теплообменника 1 следует понимать участок теплообменной поверхности, на котором теплоноситель второго контура переходит из состояния насыщения в состояние перегрева.
Вышеуказанное техническое решение обеспечивает эффективный теплосъем с активной зоны и позволяет повысить надежность и безопасность интегрального реактора при авариях с потерей теплоносителя.