ПАРОГЕНЕРАТОР
STEAM GENERATOR

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве вертикального парогенератора паропроизводящей ядерной энергетической установки (ЯЭУ) большой единичной мощности.
Известен однопоточный трубчатый змеевик, преимущественно для конвективной камеры трубчатой печи, содержащий ряды прямых труб, расположенных в шахматном порядке и соединенных на концах отводами с углом загиба 180° причем крайние трубы каждого ряда снабжены дополнительными отводами, оси которых расположены в плоскости ряда, а угол их загиба определен из соответствующего математического выражения [а.с. СССР 1386637].
Недостатком этого технического решения является ухудшение процесса теплообмена между греющей и нагреваемой жидкостями при увеличении глубины компоновки трубного пучка из-за увеличения теплогидравлических сопротивлений потоку движущегося теплоносителя и, как следствие, уменьшение ресурса надежной работы конструкции, так как большая величина температурного напора между входом и выходом теплоносителя приводит к очень существенным повреждениям в местах контакта металла труб и их опорных конструкций.
Известен кожухотрубный теплообменник с пучком винтообразно закрученных труб фасонного профиля, выполненным закрученным относительно его продольной оси с уменьшающимся по радиусу пучка относительным шагом закрутки и прямыми концами труб, имеющих длину, равную диаметру входных и выходных патрубков с образованием в кожухе коллекторов для среды межтрубного пространства и пористость, большую пористости закрученной части пучка [а.с. СССР 937954].
Недостатком этого технического решения является относительно невысокая интенсивность теплообмена между греющей и нагреваемой жидкостями в конструкции теплообменника в целом и, как следствие, невысокие значения величин выходного паросодержания при использовании его в качестве вертикального парогенератора, например в составе сепаратора-пароперегревателя (СПП) высокого давления паропроизводящей ЯЭУ большой единичной мощности.
Технический результат предлагаемого изобретения - достижение высокой степени эффективности теплообмена за счет компоновки теплообменной поверхности, увеличение ресурса надежной работы конструкции парогенератора при высоких удельных теплонапряжениях занимаемого им объема.
Указанный технический результат достигается в парогенераторе, содержащем корпус с патрубками входа и выхода теплообменивающихся жидкостей, пучок теплообменных U-образных труб, концы которых укреплены в коллекторах, перфорированный лист для распределения генерации пара с поверхности испарения, тем, что "холодный" коллектор с укрепленными концами пучка теплообменных U-образных труб расположен относительно "горячего" так, что равномерное распределение процесса парообразования по поверхности испарения достигается путем увеличения поверхности теплообмена "холодного" участка пучка теплообменных U-образных труб.
Изложенная сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен продольный разрез парогенератора.
Парогенератор содержит корпус 0, пучок теплообменных U-образных труб 1, концы которых укреплены в "горячем" 2 и "холодном" 3 коллекторах, перфорированный лист 4 для распределения сгенерированного трубным пучком пара, причем пучок U-образных труб 1 помещен в обечайку 5, нижнее сечение которой открыто для входа нагреваемой жидкости. "Холодный" коллектор 3 расположен ниже "горячего", тем самым тепловая нагрузка трубного пучка 1 по высоте "горячего" коллектора на нагреваемую жидкость уравнивается с тепловой нагрузкой на нагреваемую жидкость по высоте "холодного" коллектора, при этом достигается равномерная загрузка зеркала испарения относительно перфорированного листа 4.
Парогенератор работает следующим образом.
Теплоноситель поступает через входной "горячий" коллектор 2 в полости пучка U-образных теплообменных труб 1, на всей длине которых обеспечивается теплосъем нагреваемой жидкостью, поступающей через проходное сечение обечайки 5, снизу вверх, в соответствии с режимом эксплуатации парогенератора. Выход теплоносителя осуществляется через "холодный" коллектор 3, а сгенерированный пар, минуя перфорированный лист 4, выполняющий функцию равномерной генерации пара с пучка U-образных труб 1 и равномерную загрузку сепарационных устройств, расположенных выше перфорированного листа 4, для получения сухого насыщенного пара для потребителя.
Применение конструкции вертикального парогенератора с трубным пучком предлагаемого вида для выработки сухого насыщенного пара большой величины паропроизводительности позволит равномерно распределить тепловые потоки теплоносителя и паровую нагрузку по поверхности испарения, а также исключить возникновение межкристаллитных трещин в коллекторе выхода теплоносителя, обеспечить эксплуатационную надежность в номинальном режиме в промежутке времени профилактического ремонта.