КОМПЕНСАТОР
COMPENSATOR

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве устройства при компенсации объемных расширений теплового воздействия на жидкометаллический теплоноситель в секционном парогенераторе корабельной ядерной энергетической установки.
Известен компенсатор объема секционного парогенератора с жидкометаллическим теплоносителем, содержащий установленные в корпусе перфорированные сепарационные стаканы и газоотводящие колпаки, первые из которых установлены под вторыми и снабжены газопроницаемыми поперечными перегородками для предотвращения заброса жидкометаллического теплоносителя в колпаки, при этом содержит дополнительно камеры обогрева перегородок, а последние выполнены из пористого материала.
Недостатком предлагаемой конструкции компенсатора является значительное сопротивление газопроницаемой перегородки, выполненной из пористого металла, также отсутствует стабилизация возмущений теплоносителя в начальный стадии заполнения сепарационных стаканов, что приводит к нестабильному контролю над соответствующей секцией парогенератора.
Известна буферная емкость парогенератора с жидкометаллическим теплоносителем, содержащая барабан с подводящими трубопроводами и средства контроля за составом теплоносителя, причем каждый трубопровод введен внутрь барабана под отдельный, установленный над ним, колокол, а датчики средств контроля помещены внутрь колокола (а.с. СССР 567893).
Недостатком предлагаемой конструкции буферной емкости является низкая чувствительность метода индикации течи воды в жидкометаллический теплоноситель, основанного на определении содержания водорода над уровнем теплоносителя в буферной емкости и, как следствие, невозможностью определения межконтурного разуплотнения соответствующей секции парогенератора.
Технический результат предлагаемого изобретения - улучшение надежности сепарации газа путем частичной рециркуляции теплоносителя, поступающего в выходной патрубок.
Указанный технический результат достигается тем, в компенсаторе объемных расширений парогенератора с жидкометаллическим теплоносителем, включающем корпус с патрубками подвода и отвода жидкометаллического теплоносителя, трубопроводы эжектируемого газа из верхних полостей корпуса, размещен в рассечку рециркуляционного трубопровода инжектор, в корпусе которого установлен электромагнитный насос с образованием за счет конфузора малого проходного сечения, в зону которого подведены под прямым углом друг к другу трубопроводы эжектируемого газа с последующим диффузорным вводом под углом в патрубок подвода жидкометаллического теплоносителя.
Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг.1 - представлен продольный разрез конструкции компенсатора;
на фиг.2 - представлен поперечный разрез компенсатора;
на фиг.3 - представлен продольный разрез инжектора.
Компенсатор, преимущественно объемных расширений жидкометаллического теплоносителя секционного парогенератора, содержит корпус 0 с патрубком подвода 1 и патрубком отвода 2 жидкометаллического теплоносителя, патрубок 3 выхода газообразной смеси. Внутренний объем корпуса 0 снабжен газоотводящими колпаками 4, соединенными с сепарационными стаканами 5, причем последние выполнены с перфорацией 6. Каждый колпак 4 имеет форму усеченного конуса, обращенного меньшим основанием к сепарационному стакану 5, и соединен жестко с последним, в колпак 4 осуществляется засыпка гранул 7 жидкометаллического теплоносителя. Сепарационный стакан 5 сообщен с патрубком подвода 1, соединенным тангенциально со стаканом 5. Уровень засыпки гранул 7 жидкометаллического теплоносителя расположен над верхней образующей патрубка подвода 1. Над каждым газоотводящим колпаком 4 расположен дозатор 8 гранул 7 жидкометаллического теплоносителя, содержащий в нижней части шибер 9, связанный с регулирующим клапаном 10. Патрубок 1 подвода жидкометаллического теплоносителя в объеме корпуса 0 в отдельно выделенной герметичной емкости 11 соединен с рециркуляционным трубопроводом 12, в тракте которого размещен инжектор 13, причем последний соединен с трубопроводом 14 эжектируемого газа, закрепленным к корпусу 0 с помощью опор 15, для подсоса газа из полости 16, образуемой листом 17 с перфорацией 18 и стенкой каждого газоотводящего колпака 4. Патрубок 1 подвода жидкометаллического теплоносителя в объеме перфорированного стакана 5 имеет защитную решетку 19. Инжектор 13 снабжен электромагнитным насосом 20, внутри которого расположен каплевидный обтекатель 21, причем после сечения ввода инжектируемого газа выполнен диффузор 22.
Компенсатор работает следующим образом.
При пуске либо в режиме эксплуатационных переменных нагрузок, когда существует большая вероятность возникновения пиковых возмущений потока жидкометаллического теплоносителя, поступающего по патрубку подвода 1 в сепарационный стакан 5, с помощью регулирующего клапана 10 открывают шибер 9 дозатора 8 гранул 7, установленного над газоотводящим колпаком 4. В дозаторе 8 размещают такое количество гранул 7 жидкометаллического теплоносителя, чтобы при засыпке уровень гранул 7 полностью перекрывал верхнюю образующую патрубка подвода 1. Исключение попадания гранул 7 в патрубок подвода 1 достигается защитной решеткой 19 при входе в сепарационный стакан 5, тем самым достигается заданный уровень засыпки гранул 7 при каждом срабатывании дозатора 8. Поэтому в момент пиковых возмущений жидкометаллический теплоноситель, поступая в сепарационные стаканы 5, сначала начинает взаимодействовать с гранулами 7, имеющими не расплавленную структуру, в связи с чем тепло расплавленного теплоносителя в большой степени тратится на растворение гранул 7. Учитывая, что размер гранул 7 больше, чем перфорация 6 сепарационных стаканов 5, процесс выдавливания в полость корпуса 0 исключается. Тем самым достигается гашение пика возмущений жидкометаллического теплоносителя в начальный момент пуска либо при переходе с одного режима эксплуатации на другой, а также исключается заброс жидкометаллического теплоносителя в газоотводящие колпаки 4. Попадая в сепарационные стаканы 5, жидкометаллический теплоноситель отделяется от газа, образуемого при взаимодействии его с водой либо паром, поступаемым через микротечи парогенератора. Газ частично поступает в газоотводящие колпаки 4 и выходит через патрубки 3, а часть газа вместе с теплоносителем попадает в полость корпуса 0. Здесь происходит дальнейшее разделение на компоненты, причем наиболее отсепарированная часть собирается в верхних полостях 16, поступая через перфорацию 18 листов 17.Часть газа вместе с жидкометаллическим теплоносителем поступает в патрубок 2 отвода жидкометаллического теплоносителя, откуда часть теплоносителя по рециркуляционному трубопроводу 12 с помощью инжектора 13 вновь подается через патрубок подвода 1. Инжектор 13 осуществляет подсос газа из полости 16 за счет трубопроводов 14 эжектируемого газа, закрепленных на корпусе 0 с помощью опор 15. Инжекторы 13 для удобства монтажа компонуются в отдельно выделенной герметичной емкости 11, доступной для обслуживания.
Применение компенсатора предлагаемого вида дает возможность осуществлять демпферную компенсацию объемных расширений теплоносителя и определить межконтурную неплотность соответствующей секции парогенератора. Организация рециркуляции жидкометаллического теплоносителя приводит к надежной сепарации газа и его гарантированному удалению из контура установки. Уменьшение металлической пыли в газе снизит ее распространение по тракту движения, так как ее оседание на поверхностях этого тракта приводит как повышению радиационного фона оборудования, так и забиванию пор фильтра и тем самым понизит эксплуатационную надежность конструкции корабельной ядерной установки в целом.