CA1065841A - Echangeur de chaleur a plusieurs modules en parallele - Google Patents
Echangeur de chaleur a plusieurs modules en paralleleInfo
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Abstract
Echangeur de chaleur à plusieurs modules (1, 2 ...) en parallèle, chaque module comportant un faisceau de tubes pour la circulation à l'intérieur de ces derniers d'un premier fluide à réchauffer, vaporiser et/ou surchauffer, disposé entre deux plaques tubulaires 7, 9 dans une enveloppe pour la circulation d'un deuxième fluide, des collecteurs d'introduction du deuxième fluide à la partie supérieure des modules reliés à une bouteille d'alimentation commune 3, et des collecteurs d'évacuation du deuxième fluide à la partie inférieure des modules reliés à une bouteille d'évacuation commune 4. Les axes des modules sont répartis avec un écart angulaire constant sur un cylindre d'axe, l'axe vertical commun des bouteilles 3 et 4, et les modules sont reliés par des collecteurs 11 courts et droits à la bouteille d'alimentation commune. Application aux centrales d'énergie à réacteur nucléaire à neutrons rapides refroidi au sodium.
Description
0658~1 La prese~te invention concerne un échan~eur de chaleur à
- plusleurs modules en parallèle, chaque ~odule comportant un faisceau de tubes pour la circulatlon à l'interieur de ces derniers d'un premier fluide à réchauffer, vaporiser et/ou surchauffer, disposés sntre deux plaques tubulalres dans une enveloppe pour la circulation d'un deuxième fluide, des collecteurs d'introduction du deuxième fluide à la partle supérleure des modules reliés à une touteille d'alimentation commune, et des collecteurs d'évacuation du deuxième fluide de la partie inférieure des modules reli~s à une boutellle d'évacuatlon commune.
Des ~chan~eurs de chaleur formés de tels modules ont fait notamment l'ob~et du hrevet francais n 2 134 067 du 6 mars 1970 de la demanderesse. Ils convlennent en particulier pour l'échange de chaleur entre un métal alcalin fondu réchauffé dans un réacteur nucléaire à
neutrons rapides et de l'eau destinée à etre vaporisée et surchauffée pour alimenter une centrale de production d'éner~ie, Ces échangeurs sont soumis à des écarts de température très importants entre leurs extremites chaude et frolde, entra~nant des d$1atatlons thermiques et des contraintes sur les collecteurs d'lntroduction et d'évacuation.
L'~chan~eur ds chaleur selon l'invention est caractérlsé en ce que les modules sont rellés par des collecteurs courts et drolts à la boutellle d'alimentation commune, et par des collecteurs présentant 13 forme gén~rale d'un U à la bouteille d'évacuation, à un niveau différent de leur niveau de départ des modules, de façon à présenter une souplesse sufflsante pour permettre d'éventuelles dilatatlons différentielles dues ~ des réactions accidentelles du métal alcalin sur le premier fluide.
Les modules sont fix~s à une structure de support de pr~férence au volsina~e du nlveau des colleCteurs d'introduction du deuxième fluide~
La présente ~nventlon a pour but de permettre des dilatations - : , différentielles entre modules dues à des conditions transitoires accldentelles _ 1 _ ~J~
10~;584i dans le cas où le deuxieme fluide est un métal alcalin fondu, l'apparition de fuites dans des tuhes entralnant une réaction du métal alcalin sur l'eaU.
Il est décrlt ci-après, 3 titre d'exemple et en référence au dsssin annexé, un échangeur de chaleur eau-sodiu~ ~ 4 ~odules pour centrale de production d'énergie à partir d'un réacteur nucléaire à
nsutrons rapides, conforme 3 l'inventlon.
La flgure 1 représente deux modules de l'échan~eur, l'un en coupe verticale, l'autre en el~vation, ainsi que les boutsilles d'ali-msntation st d'évacuatlon du sodium liqulds.
La figurs 2 rspréssnte uns coupe horizontale des quatre moduleset de la bouteille d'évacuation, au-dessus des collecteurs d'évacuation.
Dans la figure 1, le moduls 1 est vu en coupe et le module 2 en élévation. Ils sont rsliés à uns boutellle 3 d'alimentation sn sodium llquids provenant du réacteur nucléaire et à uns boutsills 4 d'évacuation du soddum en vue ds son recycla~s. LBS dsux autres modules ns sont pas représentés, mais sont disposés symétriquement à 90 sur un cercls dont le centre seralt celui de la boutellle. L'eau à réchauffer, vaporiser et surchauffer est introduite dans le bas du module 1 par la tubulure 5, 20` pUi5 passè dans le faisceau tubulaire 6 relié à la plaque tubulaire 7. A
l'extrsmité chaude de l'échan~eur, le faisceau tubulaire forme une lyre ~e dilatation 8, par exsmpls du typs faisant l'ob~st ae la de~andP de brevet n 2 218 52a du 19 févrler 1973 ds la demanderesss, puls traverse uns plaque tubulairs 9. La vapeur surchauffée est snvoyés à l'utilisation par la tubulure 10~ La bouteille d'alimentation en sodium liquide est reliée par une tuyauterie droite 11 à l'espace annulaire 12 autour de la - chemise 13 entourant le faisceau tubulaire~ Le sodium liquide rsmonte dans l'espace annulaire 12, en contournant des chicanes de stabilisation
- plusleurs modules en parallèle, chaque ~odule comportant un faisceau de tubes pour la circulatlon à l'interieur de ces derniers d'un premier fluide à réchauffer, vaporiser et/ou surchauffer, disposés sntre deux plaques tubulalres dans une enveloppe pour la circulation d'un deuxième fluide, des collecteurs d'introduction du deuxième fluide à la partle supérleure des modules reliés à une touteille d'alimentation commune, et des collecteurs d'évacuation du deuxième fluide de la partie inférieure des modules reli~s à une boutellle d'évacuatlon commune.
Des ~chan~eurs de chaleur formés de tels modules ont fait notamment l'ob~et du hrevet francais n 2 134 067 du 6 mars 1970 de la demanderesse. Ils convlennent en particulier pour l'échange de chaleur entre un métal alcalin fondu réchauffé dans un réacteur nucléaire à
neutrons rapides et de l'eau destinée à etre vaporisée et surchauffée pour alimenter une centrale de production d'éner~ie, Ces échangeurs sont soumis à des écarts de température très importants entre leurs extremites chaude et frolde, entra~nant des d$1atatlons thermiques et des contraintes sur les collecteurs d'lntroduction et d'évacuation.
L'~chan~eur ds chaleur selon l'invention est caractérlsé en ce que les modules sont rellés par des collecteurs courts et drolts à la boutellle d'alimentation commune, et par des collecteurs présentant 13 forme gén~rale d'un U à la bouteille d'évacuation, à un niveau différent de leur niveau de départ des modules, de façon à présenter une souplesse sufflsante pour permettre d'éventuelles dilatatlons différentielles dues ~ des réactions accidentelles du métal alcalin sur le premier fluide.
Les modules sont fix~s à une structure de support de pr~férence au volsina~e du nlveau des colleCteurs d'introduction du deuxième fluide~
La présente ~nventlon a pour but de permettre des dilatations - : , différentielles entre modules dues à des conditions transitoires accldentelles _ 1 _ ~J~
10~;584i dans le cas où le deuxieme fluide est un métal alcalin fondu, l'apparition de fuites dans des tuhes entralnant une réaction du métal alcalin sur l'eaU.
Il est décrlt ci-après, 3 titre d'exemple et en référence au dsssin annexé, un échangeur de chaleur eau-sodiu~ ~ 4 ~odules pour centrale de production d'énergie à partir d'un réacteur nucléaire à
nsutrons rapides, conforme 3 l'inventlon.
La flgure 1 représente deux modules de l'échan~eur, l'un en coupe verticale, l'autre en el~vation, ainsi que les boutsilles d'ali-msntation st d'évacuatlon du sodium liqulds.
La figurs 2 rspréssnte uns coupe horizontale des quatre moduleset de la bouteille d'évacuation, au-dessus des collecteurs d'évacuation.
Dans la figure 1, le moduls 1 est vu en coupe et le module 2 en élévation. Ils sont rsliés à uns boutellle 3 d'alimentation sn sodium llquids provenant du réacteur nucléaire et à uns boutsills 4 d'évacuation du soddum en vue ds son recycla~s. LBS dsux autres modules ns sont pas représentés, mais sont disposés symétriquement à 90 sur un cercls dont le centre seralt celui de la boutellle. L'eau à réchauffer, vaporiser et surchauffer est introduite dans le bas du module 1 par la tubulure 5, 20` pUi5 passè dans le faisceau tubulaire 6 relié à la plaque tubulaire 7. A
l'extrsmité chaude de l'échan~eur, le faisceau tubulaire forme une lyre ~e dilatation 8, par exsmpls du typs faisant l'ob~st ae la de~andP de brevet n 2 218 52a du 19 févrler 1973 ds la demanderesss, puls traverse uns plaque tubulairs 9. La vapeur surchauffée est snvoyés à l'utilisation par la tubulure 10~ La bouteille d'alimentation en sodium liquide est reliée par une tuyauterie droite 11 à l'espace annulaire 12 autour de la - chemise 13 entourant le faisceau tubulaire~ Le sodium liquide rsmonte dans l'espace annulaire 12, en contournant des chicanes de stabilisation
- 2 -,_.
10658~
non représentPes, Jusqu'3 l'extr~mité supérleure de la chemise 13, puis se déverse à l'intérieur de cette chemise autour des tubes de vapeur d'eau. De façon connue, le niveau de sodium llquide au-dessus du bord de la chemise 13 est maintenu constant, et surmonté d'une atmosphère d'argon qul protège la plaque tubulaire du contact du sodium très chaud, et permet d'amortir le pic de pression qui se produlrait en cas de fuite dans le falsceau tubulaire amenant un contact direct de sodium et d'eau ou de vapeur. A l'extrémité inférleure du module, une ~alne pérlphérlque permet au sodium refroidi de s'écouler vers la bouteille d'évacuation par le collecteur 15. Le module Z est relié à la bouteille 4 par un collecteur analo~ue 16, La disposltion st la forme des collecteurs d'évacuation sont mieux vlsibles en figure 2. L'on voit dans celle-ci les sections droltes dss modules 1, 2, 21 et 22 et de la boutellle 4. Le collecteur 15 comprend une partie drolte 25 au voisinage du module 1, une partie courbe 26, puis une partie droite 27 le reliant à la bouteille 4. Il affecte donc la forme ~énérale d'un U, disposé dans un plan oblique par rapport aux axes vertlcaux des modules et de la ~outeille 4, comme on le volt sur la flgure 1. Les collecteurs 16, 23 et 24 sont semblables, sauf que les collecteurs 23 et 24 sont reliés à la coutellle 4 à un niveau inférieur à
leurs raccordements aux modules 21 et 22 tl'orlfice de raccordement du collecteur 23 à la bouteille étant représenté en 28 sur la figure 1).
.` ~
~len que la structure de l'échangeur de chaleur qui vient d'être décrit en référence au de9Sin paraisse préférable, on comprendra que diverses modifications peuvent lul être ap~ortées sans sortir du cadre de l'invention, certains de ses organes pouvant être remplacés par 'autres qui Joueraient le même rôle technique~
~ ' .
~, ' ., 106S8~1 En particulier, le nombre de modules d8 1' échangeur peut etre inférieur ou supérieur à quatre, en fonction notamment de la quantité de chaleur totale a transmettre. Chaque module peut comporter plus d'un collecteur d'amenée de fluide à partir de la bouteille d'alimentation et plus d'un collecteur vers la bouteille d'évacuation commune. L'échangeur peut être subdivisé en deux parties, un premier échangeur dans une zone de température relativement basse, assurant seulement le réchauffage et la vaporisation da l'eau, et un second échan~eur dans une zone de température plus ~levée, assurant la surchauffe de la vapeur d'eau.
10658~
non représentPes, Jusqu'3 l'extr~mité supérleure de la chemise 13, puis se déverse à l'intérieur de cette chemise autour des tubes de vapeur d'eau. De façon connue, le niveau de sodium llquide au-dessus du bord de la chemise 13 est maintenu constant, et surmonté d'une atmosphère d'argon qul protège la plaque tubulaire du contact du sodium très chaud, et permet d'amortir le pic de pression qui se produlrait en cas de fuite dans le falsceau tubulaire amenant un contact direct de sodium et d'eau ou de vapeur. A l'extrémité inférleure du module, une ~alne pérlphérlque permet au sodium refroidi de s'écouler vers la bouteille d'évacuation par le collecteur 15. Le module Z est relié à la bouteille 4 par un collecteur analo~ue 16, La disposltion st la forme des collecteurs d'évacuation sont mieux vlsibles en figure 2. L'on voit dans celle-ci les sections droltes dss modules 1, 2, 21 et 22 et de la boutellle 4. Le collecteur 15 comprend une partie drolte 25 au voisinage du module 1, une partie courbe 26, puis une partie droite 27 le reliant à la bouteille 4. Il affecte donc la forme ~énérale d'un U, disposé dans un plan oblique par rapport aux axes vertlcaux des modules et de la ~outeille 4, comme on le volt sur la flgure 1. Les collecteurs 16, 23 et 24 sont semblables, sauf que les collecteurs 23 et 24 sont reliés à la coutellle 4 à un niveau inférieur à
leurs raccordements aux modules 21 et 22 tl'orlfice de raccordement du collecteur 23 à la bouteille étant représenté en 28 sur la figure 1).
.` ~
~len que la structure de l'échangeur de chaleur qui vient d'être décrit en référence au de9Sin paraisse préférable, on comprendra que diverses modifications peuvent lul être ap~ortées sans sortir du cadre de l'invention, certains de ses organes pouvant être remplacés par 'autres qui Joueraient le même rôle technique~
~ ' .
~, ' ., 106S8~1 En particulier, le nombre de modules d8 1' échangeur peut etre inférieur ou supérieur à quatre, en fonction notamment de la quantité de chaleur totale a transmettre. Chaque module peut comporter plus d'un collecteur d'amenée de fluide à partir de la bouteille d'alimentation et plus d'un collecteur vers la bouteille d'évacuation commune. L'échangeur peut être subdivisé en deux parties, un premier échangeur dans une zone de température relativement basse, assurant seulement le réchauffage et la vaporisation da l'eau, et un second échan~eur dans une zone de température plus ~levée, assurant la surchauffe de la vapeur d'eau.
Claims (2)
1/ Echangeur de chaleur à plusieurs modules en parallèle, chaque module comportant tant un faisceau de tubes pour la circulation à l'intérieur de ces derniers d'un fluide à réchauffer, vaporiser et/ou surchauffer, disposé entre deux plaques tubulaires dans une enveloppe pour la circulation d'un fluide de réchauffage formé par un métal alcalin fondu, des collecteurs d'introduction de métal alcalin fondu à la partie supérieure des nodules, reliés à une bouteille d'alimentation commune, et des collecteurs d'évacuation du métal alcalin fondu à la partie inférieure des modules, reliés à une bouteille d'évacuation commune, les axes des modules étant répartis avec un écart angulaire constant sur un cylindre ayant pour axe l'axe vertical commun aux bouteilles d'alimentation et d'évacuation, caractérisé en ce que les modules sont reliés par des collecteurs (11) courts et droits à
la bouteille d'alimentation commune (3), et par des collecteurs présentant la forme générale d'un U à la bouteille d'évacuation (41, à un niveau différent de leur niveau de départ des modules, de façon à présenter une souplesse suffisante pour permettre d'éventuelles dilatations différentielles dues à des réactions accidentelles du métal alcalin sur le premier fluide.
la bouteille d'alimentation commune (3), et par des collecteurs présentant la forme générale d'un U à la bouteille d'évacuation (41, à un niveau différent de leur niveau de départ des modules, de façon à présenter une souplesse suffisante pour permettre d'éventuelles dilatations différentielles dues à des réactions accidentelles du métal alcalin sur le premier fluide.
2/ Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les modules sont fixés à une structure de support au voisinage du niveau des collecteurs d'introduction du deuxième fluide.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7538834A FR2335791A1 (fr) | 1975-12-18 | 1975-12-18 | Echangeur de chaleur a plusieurs modules en parallele |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1065841A true CA1065841A (fr) | 1979-11-06 |
Family
ID=9163905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA267,975A Expired CA1065841A (fr) | 1975-12-18 | 1976-12-15 | Echangeur de chaleur a plusieurs modules en parallele |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4120348A (fr) |
| JP (1) | JPS5936161B2 (fr) |
| BR (1) | BR7608446A (fr) |
| CA (1) | CA1065841A (fr) |
| DE (1) | DE2656426C2 (fr) |
| ES (1) | ES454362A1 (fr) |
| FR (1) | FR2335791A1 (fr) |
| GB (1) | GB1516796A (fr) |
| IT (1) | IT1065670B (fr) |
| NL (1) | NL177954C (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017113014A1 (fr) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | Bree Systems Ltd. | Processus et système d'extraction d'électricité ou de travail utile à partir de sources thermiques |
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| FR2419565A1 (fr) * | 1978-03-07 | 1979-10-05 | Commissariat Energie Atomique | Echangeur d'ultime secours, notamment pour reacteur nucleaire a neutrons rapides |
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| US4786462A (en) * | 1984-02-21 | 1988-11-22 | Stone & Webster Engineering Corp. | Support structure for a nuclear reactor |
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|---|---|---|---|---|
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| BE630686A (fr) * | 1962-04-06 | 1900-01-01 | ||
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| US3956063A (en) * | 1971-05-28 | 1976-05-11 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Emergency core cooling system for a fast reactor |
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| DE2448832C2 (de) * | 1974-10-14 | 1985-03-07 | Interatom Internationale Atomreaktorbau Gmbh, 5060 Bergisch Gladbach | Flüssigmetall/Wasser-Wärmetauscher mit auswechselbaren Rohrbündeln |
-
1975
- 1975-12-18 FR FR7538834A patent/FR2335791A1/fr active Granted
-
1976
- 1976-12-06 GB GB50808/76A patent/GB1516796A/en not_active Expired
- 1976-12-10 US US05/749,260 patent/US4120348A/en not_active Expired - Lifetime
- 1976-12-13 DE DE2656426A patent/DE2656426C2/de not_active Expired
- 1976-12-14 NL NLAANVRAGE7613889,A patent/NL177954C/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-12-15 CA CA267,975A patent/CA1065841A/fr not_active Expired
- 1976-12-16 JP JP51150416A patent/JPS5936161B2/ja not_active Expired
- 1976-12-16 BR BR7608446A patent/BR7608446A/pt unknown
- 1976-12-17 IT IT30519/76A patent/IT1065670B/it active
- 1976-12-17 ES ES454362A patent/ES454362A1/es not_active Expired
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|---|---|---|---|---|
| WO2017113014A1 (fr) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | Bree Systems Ltd. | Processus et système d'extraction d'électricité ou de travail utile à partir de sources thermiques |
| US10711653B2 (en) | 2015-12-28 | 2020-07-14 | Boundary Turbines Inc | Process and system for extracting useful work or electricity from thermal sources |
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| JPS5276504A (en) | 1977-06-28 |
| IT1065670B (it) | 1985-03-04 |
| BR7608446A (pt) | 1977-12-13 |
| DE2656426A1 (de) | 1977-06-30 |
| FR2335791B1 (fr) | 1978-06-30 |
| FR2335791A1 (fr) | 1977-07-15 |
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| ES454362A1 (es) | 1977-12-16 |
| GB1516796A (en) | 1978-07-05 |
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| DE2656426C2 (de) | 1987-01-29 |
| NL177954C (nl) | 1985-12-16 |
| JPS5936161B2 (ja) | 1984-09-01 |
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