содержание .. 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 ..
Конструкционные схемы промежуточных теплообменников (АЭС)
Трубные пучки промежуточных теплообменников АЭС
Теплопередающая поверхность промежуточных
теплообменников набирается из гладких труб, что объясняется свойством
натриевого теплоносителя при определенных условиях образовывать окислы.
Применение оребренных труб или пластинчатых поверхностей может привести
к забиванию узких щелей окислами, теплопроводность которых ниже
теплопроводности чистого натрия. В связи с этим также не применяются
трубы с малым внутренним диаметром.
На выбор толщины стенки теплопередающих трубок влияют два
противоположных фактора. С одной стороны, толщина стенки трубки
определяет надежность работы теплообменника, а с другой — ее увеличение
заметно снижает коэффициент теплопередачи, так как в общем сопротивлении
доля термического сопротивления стенки в промежуточных теплообменниках
металл — металл колеблется от 40 до 60%. Таким образом, увеличение
толедэды стенки приводит при прочих равных условиях к увеличению
необходимой теплопередающей поверхности.
В разных конструкциях, используемых в АЭС,
применяются трубки с толщиной стенки около 1 мм — в зарубежных АЭС и от
1,4 до 2 мм — в отечественных. Наружный диаметр трубок в различных
теплообменниках колеблется от 14 до 20 мм. При конструировании
прямотрубных пучков используется треугольная, квадратная и тльцевая
разбивка трубок. Наибольшее ^распространение при проектировании трубных
пучков промежуточных теплообменников получила кольцевая разбивка трубок,
примененная в теплообменниках установок БН-600, PFR, «Феникс» и др.
Трубный пучок с кольцевой разбивкой позволяет использовать трубки с
компенсирующим гибом, деформирующимся в плоскости кольцевого ряда. При
кольцевой разбивке проще конструкция обечаек, ограничивающих пучок, так
как при квадратной и треугольной разбивке по внутренней и наружной
образующим пучок не вписывается в окружность, поэтому приходится
применять вытеснители и фигурные обечайки. В пучках с кольцевой
разбивкой надежней решается вопрос дистанционирования трубок с помощью
упругих гофрированных поясков. Исключение составляет только район
компенсирующих гибов, где применение гофрированных поясков невозможно в
связи с деформацией гиба по окружности ряда.
Указанные преимущества трубных пучков с кольцевой разбивкой, вероятно,
предопределяют их использование и в промежуточных теплообменниках с
прямыми трубками без компенсирующих гибов, несмотря на то что пучки с
кольцевой разбивкой проигрывают в компактности пучкам с треугольной
разбивкой и в них невозможно добиться равнопроходных ячеек (в продольном
направлении), образуемых трубками. Шаг разбивки трубок в пучке
выбирается исходя из допустимых скоростей теплоносителя и гидравлических
потерь в межтрубном пространстве. При этом минимальный шаг разбивки
ограничивается допустимыми размерами перемычек между соседними
отверстиями под трубки в трубной доске, что определяется технологией
заделки трубок в трубной доске и ее прочностью. Обычно стремятся к
созданию равнопроходных ячеек в поперечном сечении пучка, что
обеспечивает при продольном обтекании пучка теплоносителя одинаковые
расходы в ячейках и соответственно одинаковые температурные условия
работы отдельных трубок.
В конструкциях промежуточных теплообменников в настоящее время в
основном применяются аустенитные нержавеющие стали типа Х18Н9, предел
рабочей температуры которых 550—600 °С. Эти стали хорошо совместимы с
натриевым теплоносителем во всем диапазоне рабочих температур.
Перлитные стали стараются не применять из-за худшей механической
прочности при высоких температурах и худшей пластичности. Пластичность
повышает работоспособность стали при термоциклических напряжениях, что
особо важно в условиях работы промежуточных теплообменников. Кроме того,
наличие в одном и том же контуре перлитной стали в теплообменнике и
аустенит-ной стали в реакторе неизбежно вызывает перенос углерода, что
приводит к науглероживанию аустенитной стали и ее охрупчиванию.
Рис. 5.1. Конструкционная схема промежуточного
теплообменника установки БН-600:
1 — вход Na первого контура; 2 — выход Na промежуточного контура; 3 —
вход Na промежуточного контура; 4 — защита; 5 — теплообменные элементы;
6 — выход Na первого контура
содержание .. 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 ..