ПАРОГЕНЕРАТОР
STEAM GENERATOR

Изобретение относится к теплообменной технике и предназначено для использования в качестве вертикального парогенератора модульного типа моноблочной паропроизводящей ядерной энергетической установки (ЯЭУ), работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок.
Известен теплообменный элемент типа "труба в трубе" с переходником для сред, причем переходник выполнен в виде фасонной пробки, образующей с наружной трубой переточные окна для среды, протекающей в кольцевом пространстве между трубами, и имеющей осевой и радиальные каналы, подключенные к внутренней трубе и выведенные за пределы наружной трубы (а.с. SU 399708. Зубков Е.Т. и др. Теплообменный элемент. SU. F28D 7/10. Приоритет 16.09.71. Опубл. бюллетень изобретений №39. 03.10.1973 - аналог).
Недостатком этого технического решения является наличие конструктивного зазора в соединении фасонной пробки с трубой, что может привести к возникновению трещины в сварном соединении как в процессе сварки, так и при работе в условиях высоких теплонапряжений из-за разницы температур между трубой и фасонной пробкой. Процессу возникновения трещины способствует вибрация внутренней трубы. Кроме того, в плотном пучке теплообменных элементов затруднен надежный вход греющего теплоносителя в канал внутренней трубы.
Известен вертикальный парогенератор, содержащий заполненный нагреваемой средой корпус с нижним экономайзерным и верхним испарительным пучками теплообменных труб, включенных в циркуляционный контур греющего теплоносителя, установленную в корпусе центральную опускную трубу, подключенную к полости корпуса в зонах, лежащих соответственно ниже и выше экономайзерного пучка, и питательный трубопровод, образующий с центральной трубой струйный насос, при этом снаружи питательного трубопровода с зазором относительно него установлен дополнительный питательный трубопровод, образующий со средней частью опускной трубы дополнительный струйный насос, причем верхний конец опускной трубы подключен к полости корпуса ниже испарительного пучка, а оба питательных трубопровода снабжены регуляторами расхода, причем он снабжен системой подготовки питательной воды и трубопроводом продувки с выходным и входным участками, последний из которых выполнен в виде змеевика, расположенного в зазоре между питательными трубопроводами, и подключен к тракту нагреваемой среды между экономайзерным участком и первым по ходу нагреваемой среды струйным насосом, а выходной участок трубопровода продувки расположен за пределами корпуса, снабжен регулятором расхода и соединен с ситемой подготовки питательной воды (а.с. SU 1002718. Горшков В.Т. Вертикальный парогенератор. F22B 29/12. Приоритет 26.12.80. Опубл. бюллетень изобретений №9. 07.03.1983 - прототип).
Недостатком этого технического решения является невысокая эксплуатационная надежность, связанная с тем, что на линии раздела вода-пар стенка трубы испытывает очень большой перепад температур и, как следствие, в реальных условиях теплообмена приведет к разрушению всего пучка теплообменных труб.
Информационный поиск научно-технических достижений по этой теме, тематический анализ изобретений патентного фонда ВПТБ по решению данной проблемы не выявил совокупности отличительных признаков, сходных и присущих с признаками предлагаемого изобретения, которое может быть использовано в качестве модульного парогенератора интегральной моноблочной паропроизводящей ЯЭУ, работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок.
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 тем, что парогенератор содержит размещенный в корпусе и закрепленный в трубных досках пучок теплообменных труб с экономайзерным, испарительным и пароперегревательным участками. На границе экономайзерного и испарительного участков, на высоте линии раздела жидкость-пар, выполнена с жестким креплением на корпус трубная доска, через которую пропущены упомянутые теплообменные трубы, причем последние имеют переходники, соединенные с упомянутой трубной доской с возможностью смены поверхностей теплообмена
Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 - продольный разрез парогенератора;
на фиг.2 - разрез теплообменных труб на высоте раздела жидкость-пар.
Парогенератор содержит корпус 0 с теплообменными трубами 1, закрепленными в трубных досках 2 и 3, насадку в виде системы установленных дисков 4 с отверстиями под теплообменные трубы 1. На высоте линии раздела жидкость-пар (в конце экономайзерного участка) выполнена с жестким креплением на корпус 0 парогенератора трубная доска 5, через которую пропущены теплообменные трубы 1, причем последние имеют переходники 6 и 7, соединенные с трубной доской 5 с возможностью смены поверхностей теплообмена.
Парогенератор работает следующим образом.
Жидкометаллический теплоноситель поступает через полости пучка теплообменных труб 1, на всей длине которых обеспечивается форсированный теплосъем нагреваемой жидкостью (паром), поступающей в соответствии с режимом эксплуатации парогенератора. По противоточной схеме теплообменивающихся нагреваемой жидкости и жидкометаллического теплоносителя формируется испарительный участок по тракту нагреваемой жидкости путем увеличения протяженности этого участка и форсированного подвода тепла на длине последнего, при соответствующем соотношении геометрических размеров для жидкометаллического теплоносителя (греющей жидкости) и нагреваемой жидкостей, и за счет смены поверхностей теплообмена, достигаемого с помощью переходников 6 и 7, нагреваемая жидкость доводится до состояния сухого насыщенного пара, то есть по агрегатному состоянию находится в начале пространства перегретого пара, тем самым, линия насыщения делается жестко-устойчивой и, как следствие, исключается возникновение термоциклических напряжений на этом участке протяженности теплообменных труб 1.
Применение конструкции парогенератора предлагаемого вида позволяет обеспечить компенсацию трубного пучка относительно корпуса, исключить пульсации температуры на стенке каждой трубы в конце экономайзерного, в начале испарительного участков, а также использовать его в качестве модульного парогенератора с интегральной компоновкой с компактным трубным пучком паропроизводящей корабельной ЯЭУ, работающей на жидкометаллическом теплоносителе в режиме переменных нагрузок, отвечающем требованиям технологичности, монтажа, надежности при высоких удельных теплонапряжениях занимаемого объема.