ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Подвод и отвод теплоносителя из "Проектирование теплообменных аппаратов АЭС " Организация равномерного распределения потоков теплоносителей, особенно в межтрубном пространстве ТА, вызывает значительные затруднения в силу целого ряда причин. [c.55] Конструкционные схемы теплообменников с выемным трубным пучком (для его замены по окончании ресурса или в случае выхода из строя трубок пучка) требуют бокового подвода и отвода теплоносителя из межтрубного пространства. Причем самым неблагоприятным вариантом для равномерного распределения теплоносителя является боковой подвод потока из свободного объема на активную часть вертикального пучка при общем продольном течении потока. [c.55] Такие условия возникают, например, при компоновке теплообменников с единым трубным пучком и сплошными досками в баке реактора, когда требуются компактность и минимальные габаритные размеры при его размещении (рис. 2.8). [c.55] В большинстве ТА АЭС при значительных размерах трубного пучка площади сечений входного и выходного коллекторов (устройств) значительно меньще площади сечения трубного пучка по основному направлению течения потока. В связи с этим поток после входа в ТА не заполняет всего сечения пучка. И если не принимать мероприятий по выравниванию потока, то в одном месте скорость может быть значительно больще расчетной, а в другом — меньше или даже равной нулю. [c.55] Ограничения допустимых гидравлических потерь по трактам сужают возможности применения выравнивающих устройств, а иногда вообще исключают их применение. В этом случае неравномерное течение теплоносителей может быть скомпенсировано запасом по теплопередающей поверхности в конечном итоге размерами ТА. Используются два типа устройств способствующих выравниванию потока и различающихся по способу воздействия на поток. [c.55] Первый способ— дросселирование потока перед входом или по длине пучка в перфорированных решетках. Для обеспечения требуемых параметров распределения потока решетки могут быть с неравномерной перфорацией по направлению необходимого воздействия на поток. [c.56] Предельным случаем перфорации решеток могут быть входные (выходные) окна с различным проходным сечением по периметру обечайки, ограничивающей трубный пучок. [c.56] Второй способ предполагает организацию равномерного распределения потока с помощью направляющих устройств, например в виде профилированных лопаток, воздействующих на направление движения потока. Применение направляющих устройств имеет определенные преимущества и недостатки по сравнению с дросселирующими решетками. Оптимально выбранные профиль и геометрия направляющего устройства обеспечивают минимальные гидравлические потери и необ.ходимое распределение (стабильность) потока для более щирокого диапазона расходов. К недостатку этого способа выравнивания потока относится то, что в каждом конкретном случае для выбора оптимальных размеров и профиля направляющих устройств требуется проведение трудоемких расчетов и, как правило, экспериментальных исследований. Возникают конструкционные сложности закрепления направляющих устройств в затесненном пространстве. [c.56] Характерные особенности подвода теплоносителя в межтрубное пространство имеют промежуточные теплообменники АЭС с реакторами на быстрых нейтронах. При баковой компоновке первого контура, когда теплообменники погружены в натрий (см. рис. 2.8), наиболее простым и компактным способом подвода, обеспечивающим минимальные гидравлические потери, является истечение натрия из-под уровня в трубный пучок через окна, расположенные в корпусе. Условия подвода теплоносителя по периметру этих теплообменников неоднозначны, затруднен подвод со стороны стенки бака. Выравнивание потока в этом случае возможно за счет переменной площади сечения входных окон. Такое решение использовано в теплообменниках АЭС с реакторами БН-600 (см. рис. 3.22). Однако следует иметь в виду, что при недостаточном превышении уровня над входными окнами в таких подводах не исключена возможность захвата газа теплоносителем, который может привести к снижению эффективности теплообмена в теплообменнике и активной зоне, а также к кавитации насосов. Поэтому-необходим корректный учет возможности захвата газа во всех нормальных, переходных и аварийных режимах АЭС. Подводящее устройство, исключающее захват газа, а также повышающее стабильность распределения теплоносителя по периметру в щироком диапазоне расходов по сравнению с распределением в окнах с переменным сечением, применено в промежуточном теплообменнике АЭС Феникс (см. рис. 3.29). [c.57] Конструкционно устройство представляет собой колокол с расположенным внутри теплообменником. Колокол погружен в натрий на необходимую глубину, исключающую захват газа с поверхности натрия. [c.57] Другой тип подводящего устройства характерен тем, что подвод осуществляется не по всему открытому периметру вертикального пучка, а через боковой цилиндрический патрубок. В этом случае условия для обеспечения равномерного распределения потока теплоносителя усложняются. [c.57] Можно выделить два варианта конструкционного выполнения устройств, обеспечивающих равномерность распределения потока теплоносителя в этом случае. [c.57] Выход теплоносителя Второго контура. [c.58] Первый вариант отличается тем, что патрубок для подвода теплоносителя находится на уровне входных окон в обечайке, ограничивающей трубный пучок. Для обеспечения равномерности распределения поток теплоносителя при обтекании обечайки дросселируется в окнах, переменные сечения которых различны по периметру. Другим способом выравнивания потока теплоносителя в этом варианте является его перераспределение при малых скоростях в коллекторе с переменным проходным сечением (рис. 2.11). При этом переменное проходное сечение может обеспечиваться за счет либо коаксиальной установки коллектора относительно трубного пучка, либо, при отсутствии такой возможности, установки перегородок различной ширины по окружности осесимметричного зазора между обечайкой и корпусом. Подобные варианты подвода теплоносителя использованы в теплообменниках АЭС Рапсодия , БОР-60, ВГ-400, а также в теплообменнике АЭС с реактором ЕВР-И. [c.58] Вторым вариантом является закрытый боковой подвод теплоносителя через патрубок в зазор между обечайкой и корпусом, по которому поток поднимается вверх и, пройдя через окна в обечайке или через ее кромку, переливается в пучок (рис. 2.12). Если высота зазора оказывается недостаточной для обеспечения равномерного распределения потока по периметру (что проверяется экспериментальными исследованиями соответствующих моделей), то равномерность достигается за счет либо переменного сечения между обечайкой и корпусом, либо разной высоты среза обечайки. Такие варианты подводов применены в ТА с реакторами ЕЕТРу СНЕВН, 5ЫК-300. [c.58] На высоту участков поперечного обтекания труб в пучке непосредственно влияет высота перфорации (окон) в обечайке, ограничивающей пучок, через которые осуществляются подвод и отвод теплоносителя. Слишком большая высота подводящего участка может привести к тому, что основной поток будет перетекать в пучок через нижнюю часть окон, а следовательно, трубы пучка напротив верхней части входных окон будут обтекаться теплоносителем с малыми скоростями или вообще в этой области может образоваться застойная зона, особенно в средней части пучка, Малая высота окон, способствующая уменьшению общей неравномерности, может привести к существенному увеличению гидравлических потерь вследствие возрастания скорости поперечного обтекания труб и скорости во входных окнах. Кроме того, увеличение скорости приводит к ухудшению вибрационных характеристик и возрастанию влияния на формирование потока инерционных сил. Под воздействием инерционных сил на открытой части пучка большая часть потока проникает в глубь пучка, создавая значительную неравномерность по сечению на закрытом участке при переходе от поперечного течения к продольному. Чем больше начальная неравномерность потока на закрытом участке пучка, тем больше длина, на которой происходит выравнивание потока. [c.59] При отработке подводящего устройства ТА АЭС Феникс проводились расчетные исследования влияния высоты подводящего участка на общие гидравлические потери в пучке и структуру потока по длине пучка при постоянной высоте отводящего участка. [c.60] Результаты исследований для ТА АЭС Феникс и аналогичные исследования для ТА АЭС с реактором БН-600 представлены на рис. 2.13 и 2.14. На основании этих исследований высота подводящего участка в ТА АЭС Феникс была принята равной 350 мм. При этом была получена такая неравномерность температуры по сечению, которая позволила проектантам применить в конструкции прямые теплопередающие трубы без компенсирующих гибов и тонкостенные трубные доски. [c.60] Вернуться к основной статье