CS241793B1

CS241793B1 - Placing a horizontal bundle of heat transfer tubes in the heat exchanger

Info

Publication number: CS241793B1
Application number: CS845908A
Authority: CS
Inventors: Oldrich Matal; Josef Martoch; Milan Franz; Svatopluk Hlinka
Original assignee: Oldrich Matal; Josef Martoch; Milan Franz; Svatopluk Hlinka
Priority date: 1984-08-02
Filing date: 1984-08-02
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS590884A1

Abstract

Očelem řešení je podstatné zvýšení životnosti teplosměnných trubek a tím i celého výměníku. Uvedeného účelu se dosáhne uložením podle vynálezu, tvořeném nejméně z jedné distanční mříže, sestávající z horizontálních nosníků (2), uspořádaných nad sebou, které jsou v požadovaných roztečích opatřeny vertikálními dosedacími díly (3), .jež svými horními a dolními plochami 0) na sebe vzájemně dosedají a jejich výška (7) je shodná s požadovanou vertikální roztečí (8) dvou nad sebou uspořádaných teplosměnných trubek (1). Dále jsou z horní a dolní strany opatřeny vůči sobě symetricky upravenými distančními plochanii (4'), mezi nimiž jsou s definovanou vůli uloženy jednotlivé teplosměnné trubky (1). přičemž mezi distančními plochami (4*) jsou v horizontálních nosnicích (2) vytvořeny vertikální proplachovací otvoryThe purpose of the solution is to significantly increase the service life of the heat exchange tubes and thus the entire exchanger. The stated purpose is achieved by the arrangement according to the invention, formed of at least one spacer grid, consisting of horizontal beams (2), arranged one above the other, which are provided with vertical abutment parts (3) at the required spacings, .which with their upper and lower surfaces (0) mutually abut each other and their height (7) is identical to the required vertical spacing (8) of two heat exchange tubes (1) arranged one above the other. Furthermore, they are provided with symmetrically arranged spacer surfaces (4') on the upper and lower sides, between which the individual heat exchange tubes (1) are placed with a defined clearance. wherein vertical flushing holes are formed between the spacer surfaces (4*) in the horizontal beams (2)

Description

životnosti teplosměnných trubek a tím i celého výměníku.life of heat exchange tubes and thus the entire exchanger.

Uvedeného účelu se dosáhne uložením podle vynálezu, tvořeném nejméně z jedné distanční mříže, sestávající z horizontálních nosníků (2), uspořádaných nad sebou, které jsou v požadovaných roztečích opatřeny vertikálními dosedacími díly (3), .jež svými horními a dolními plochami 0) na sebe vzájemně dosedají a jejich výška (7) je shodná s požadovanou vertikální roztečí (8) dvou nad sebou uspořádaných teplosměnných trubek (1). Dále jsou z horní a dolní strany opatřeny vůči sobě symetricky upravenými distančními plochanii (4'), mezi nimiž jsou s definovanou vůli uloženy jednotlivé teplosměnné trubky (1). přičemž mezi distančními plochami (4*) jsou v horizontálních nosnicích (2) vytvořeny vertikální proplachovací otvoryThis is achieved by a support according to the invention, consisting of at least one spacer grating, consisting of horizontal beams (2) arranged one above the other, which are provided at the desired spacing with vertical abutments (3) with their upper and lower surfaces (0) on the height (7) coincides with the desired vertical spacing (8) of two heat exchanger tubes (1) arranged one above the other. Furthermore, spacers (4 ') are arranged symmetrically in relation to each other from the upper and lower sides, between which the individual heat transfer tubes (1) are arranged with a defined clearance. wherein vertical flushing holes are formed between the spacers (4 *) in the horizontal beams (2)

OBR.1FIG

241 793241 793

Vynález se týká uložení horizontálního svazku teplot směnných trubek v distančních mřížích ve výměníku tepla a řeší podstatné zvýšení životnosti těchto trubek a tím i celého výměníku.The present invention relates to the placement of a horizontal bundle of heat exchange tubes in distance gratings in a heat exchanger and to a substantial increase in the service life of these tubes and thus of the entire exchanger.

•Pro dlouhodobý a spolehlivý provoz, ze jména v , jacrerné energetice, se doposud stále hledá vhodné řešení optimálního uložení teplosměnných trubek, které tvoří svazek trubek, uložených v distančních mřížích ve výměnících tepla, přičemž nejnov^ší zkušenosti z jaderně-eneřgeti.ckých provozů dokazují, že jedním z rozhodujících momentů ovlivňujících dlouhodobou životnost a provozuschopnost, zvláště parních generátorů, je vzájemné působení horizontální teplosměnné trubky, v níž proudí teplonosná látka, distanční mříže pro .uložení těchto trubek a dále vody, z níž je generována vodní pára. Toto vzájemné působení se projevuje negativně tehdy, jsou-li horizontální teplosměnné trubky uloženy v distančních mřížích.s náhodnou, při výrobě á montáži nedefinovatelnou a mnohdy i nezjistitelnou vůlí, jsou-li tyto trubky při provozu zatěžovány přídavným tlakovým zatížením s náhodným působením o náhodné velikosti, vyvolaným zejména přenášením vlastní tíhy trubkového svazku a dále dochází-li v oblasti styku trubek a distanční mříže k cyklu začínajícím tvorbou nánosů, pokračujícím odpadáváním nánosů při vibraci těchto trubek, obnažením aktivovaného povrchu trubek, dalším jejich korozním napadením > doprovázeným opětovnou tvorbou ’ nánosů a zeslabením, jejich stěn a rovněž i tehdy, dochází-li k lokálnímu zahuštování soli při generaci páry v oblasti styku trubek a distančních mříží.• For long-term and reliable operation, especially in the power industry, a suitable solution for optimum placement of heat exchange tubes, which form a bundle of tubes placed in distance grids in heat exchangers, is still being sought, with the latest experience in nuclear-energy operations prove that one of the decisive factors affecting the long-term service life and operability, especially of steam generators, is the interaction of the horizontal heat exchange tube in which the heat carrier flows, the spacers for storing these tubes and the water from which water vapor is generated. This interaction has a negative effect if the horizontal heat exchange tubes are placed in distance grids with random, indefinable and often undetectable play during production and assembly, if these tubes are subjected to additional pressure loads with random action of random size during operation. caused, in particular, by the transfer of the weight of the tube bundle, and furthermore, in the area of contact between the tubes and the spacer grid, a cycle beginning with deposition, continued dropping of deposition during vibration of the pipes, exposing the activated tube surface; thinning, their walls, and also when the salt is localized by steam generation in the area of contact between the pipes and the grids.

Je známé uložení horizontálního svazku teplosměnných trubek ve výměnících tepla, které je tvořeno například několika deskami, v nichž jsou vytvořeny otvory pro průc'hod teplosměnných trubek, které jsou v těchto otvorech s určitou vůlí uloženy. Tohoto uložení se s výhodou využívá u výměníků tepla s přímými teplo směnným i trubkami βίο v případech, kdy je pro materiál výměníku přijatelný střední a místní teplotní rozdíl mezi oběma pracovními látkami a kdy lze bez problémů svazek trubek z výměníku při jeho odstavení z provozu vyjmout, provést jejich kontrolu, případně nahradit je novými trubkami. Dochází-li však ve větší míře k vibracím těchto trubek, zejména způsobovaných obtékáním teplonosné látky, je nevýhodou to, že trubky jsou v místě jejich uložení poškozovány otlakem a oklepáváním, případně anodickou korozí, čímž dochází ke snížení jejich životnosti a zvýšení nákladů na údržbu a opravy, popřípadě na výměnu těchto trubek.It is known to accommodate a horizontal bundle of heat exchange tubes in heat exchangers, which is formed, for example, by several plates, in which openings for the passage of heat exchange tubes are formed which are accommodated in these openings with a certain play. This arrangement is advantageously used for heat exchangers with direct heat exchangers and tubes βίο in cases where the medium and local temperature difference between the two working substances is acceptable for the material of the exchanger and the tube bundle can be removed from the exchanger without any problems. check them or replace them with new pipes. However, if there is a greater degree of vibration of these pipes, in particular due to the by-pass of the heat transfer medium, the disadvantage is that the pipes are damaged by bruising and knocking and / or anodic corrosion at their location, thereby reducing their service life and increasing maintenance costs; repair or replacement of these pipes.

Dále jsou známé různé varianty řešení.distančních mříží k uložení horizontálních teplosměnných trubek, jako například takové, kdy řady těchto trubek jsou uloženy mezi horizontálními plochými nosníky ve vlnitém distančním plechu, kde toto řešení je sice do určité míry výhodné pro montáž výměníku tepla, ale.jeho nevýhodou je to, že jednotlivé teplosměnné trubky jsou uloženy v distanční mříži s náhodnou a nezjistitelnou vůlí a že v důsledku průhybu plochých nosníků za provozu jsou některé teplosměnné trubky zatěžovány dlouhodobým přídavným zatížením náhodně velikosti a tak. individuálně a náhodně nesou tíhu svazku trubek.Further, various variants of spacing grids for accommodating horizontal heat exchange tubes are known, such as, for example, where the rows of these tubes are placed between horizontal flat beams in a corrugated spacer plate, which solution is, to a certain extent, advantageous for mounting a heat exchanger. its disadvantage is that the individual heat exchange tubes are placed in a grid with random and undetectable play and that due to the deflection of the flat beams during operation some heat exchange tubes are loaded with a long-term additional load of random size and so on. individually and randomly bear the weight of the tube bundle.

Dále je nevýhodou to, že oblast styku trubek s vlnitým distančním plechem je oblastí zmenšené výměny tepla, zmenšeného obtékání vnějšího povrchu trubek a tím i oblasti, zejména u ; horkých větví trubek s vyšším tepelným tokem, usazování solných nánosů. Kombinovaným působením vibrací trubek při jejich náhodném uložení v distančních mřížích, přídavných náhodných zatížení tíhou svazku nad trubkou a chemických vlivů vody a generované vodní páry, dochází pak v dlouhodobém provozu k poruchám a proděravění teplosměnných trubek, což má za následek vyřazení výměníku z provozu a nutnost provedení jeho .nákladných oprav, popřípadě i výměny celého výměníku, čímž dochází k značným ekonomickým ztrátám a v případě, že výměník nebo parní generátor je komponentou primárního okruhu jaderné elektrárny, tak i k eventuelnímu ohrožení jaderné bezpečnosti.A further disadvantage is that the area of contact of the tubes with the corrugated spacer plate is an area of reduced heat exchange, a reduced flow around the outer surface of the tubes and hence an area, in particular at; hot pipe branches with higher heat flux, deposit of salt deposits. The combined effects of pipe vibrations when accidentally placed in distance grids, additional random beam loads above the pipe, and the chemical effects of water and steam generated, cause long-term operation to break down and puncture the heat exchanger tubes, resulting in the exchanger decommissioning and carrying out its costly repairs, or even replacing the entire exchanger, which results in considerable economic losses and, if the exchanger or steam generator is a component of the primary circuit of the nuclear power plant, and eventually threatens nuclear safety.

Uvedené nevýhody odstraňuje uložení horizontálního svazku teplosměnných trubek ve výměníku tepla podle, vynálezu, tvořená nejméně z jedné distanční mříže sestávající z horizontálních nosníků, uspořádaných, nad sebou, mezi nimiž jsou kolmo k svislé rovině distanční mříže umístěny jednotlivé řady teplosměnných trubek, jehož podstata spočívá v tom, že horizontální nosníky jsou v požadovaných roztečích opatřeny vertikálními dosedacími díly, jež svými horními a dolními plochami na šebe vzájemně do sedají a jejich výška je shodná s požadovanou vertikální roztečí dvou nad sebou uspořádaných teplosměnných trubek, a dále z horní a dolní strany vůči sobě symetricky upravenými distančními plochami, mezi nimiž jsou s definovanou vůlí uloženy jednotlivé teplosměnné trubkyo .The above-mentioned disadvantages are obviated by the placement of a horizontal bundle of heat exchange tubes in the heat exchanger according to the invention, consisting of at least one spacer grid consisting of horizontal beams arranged one above the other, with individual rows of heat exchange tubes disposed perpendicularly to the vertical plane of the spacer grid. that the horizontal beams are provided at the required spacing with vertical contact pieces which, with their upper and lower surfaces, sit on top of each other and their height is equal to the desired vertical spacing of two heat exchanger tubes arranged one above the other symmetrically arranged spacers, between which the individual heat transfer tubes are arranged with a defined clearance.

Dále je podstatou to, že mezi distančními plochami jsou v horizontálních nosnících vytvořeny vertikální, proplachovací otvory.Furthermore, it is essential that vertical flushing openings are formed between the spacers in horizontal beams.

Výhodou uložení horizontálního svazku teplosměnných trubek ve výměníku tepla podle vynálezu je to, že umožňuje o ' provádění montáže tohoto svazku teplosměnných trubek po jednotlivých řadách a současně zajištuje definované vůle při jejich uložení a dále, že vylučuje přídavné namáhání kterékoliv trubky svazku, čímž vytváří nepoddajný nosný systém, dovoluje axiální dilatace trubek a vytváří jen bodový, popřípadě nanejvýš přímkový styk trubek s distančními plochami a dále, že dovoluje proplachování tohoto styku vodou a generovanou párou, čímž je zabráněno trvalému usazování a následnému odpadávání vzniklých nánosů na trubce, minimalizuje se tvorba nánosů v Uvedeném styku a tim se mi nimalizuje míra korozního lokálního napadení teplosměnných trubek, zvyšuje se jejich životnost a tedy i životnost celého výměníku.The advantage of placing the horizontal heat exchanger tube bundle in the heat exchanger according to the invention is that it allows the assembly of the heat exchanger tube bundle to be assembled in rows, while providing defined clearances for their placement and eliminating additional stress on any bundle tube thereby creating a rigid support the system allows axial expansion of the pipes and only creates a point or at most linear contact of the pipes with the spacers and further permits the flushing of this contact with water and generated steam, thereby preventing permanent settling and subsequent dropping of the deposited deposits on the pipe; By this contact and thus I do not minimize the level of corrosion local attack of heat exchange tubes, they increase their service life and thus also the service life of the whole exchanger.

uložení horizontálního svazku teplosměnných trubek podle vynálezů, kde obr . 1 je nárys základního «provedení, kreslený v částečném svislém řezu, obr. 2 je detail D z obr. 1, obr. 3 je půdorys obr. 2, obr. 4 je nárys alternativního provedení, kreslený ve svislém řezu, vedený řeznou rovinou A - A z obr. 5 a obr. 5 je půdorys obr. 4.arrangement of a horizontal bundle of heat exchange tubes according to the invention, wherein FIG. 1 is a front elevation of the basic embodiment, illustrated in partial vertical section, FIG. 2 is a detail D of FIG. 1, FIG. 3 is a plan view of FIG. 2, FIG. 4 is an elevational view of the alternative embodiment; FIG. 5 and FIG. 5 is a plan view of FIG. 4.

Uložení horizontálního svazku teplosměnných trubek ve výměníku tepla podle příkladného provedení je tvořeno z distančních mříží, uspořádaných v řadě za sebou, kde každá distanční mříž sestává z horizontálních nosníků 2, uspóřádaných nad sebou, ve kterých jsou vytvořeny v požadovaných roztečích otvory pro pevné uložení vertikálních, dosedacích dílů J tvaru válce, které svými horními a dolními plochami 2 ^na sebe vzájemně dosedají a jejich výška 2 je shodná s požadovanou vertikální roztečí 8 dvou· nad sebou uspořádaných teplosměnných trubek 1. Horizontální nosníky 2 jsou dále z horní a dolní strany opatřeny kruhovými podložkami 4, které jsou svými otvory pevně uloženy na vertikálních dosedacích dílech 2· Ná kruhových podložkách 4 jsou z volné strany vytvořeny distanční kuželové plochy 4» mezi nimiž jsou s definovanou vůlí uloženy teplosměnné trubky 1, přičemž každá teplosměnné trubka 1 je uložena bodově na distančních kuželových plochách 4* čtyř kruhových podložek 4. U alternativního provedení mají vertikální dosedací díly J tvar osazeného čepu, jenž svým menším průměrem je pevně uložen ve vytvořených otvorech horizontálních nosníků 2, ve kterých jsou v požadovaných roztečích z horní i dolní strany vytvořeny drážky profilovaného symetrického tvaru, mezi jejichž distančními šikmými plochami 4' jsou s definovanou vůlí uloženy teplosměnné trubky 1, čímž dochází k jejich přímThe arrangement of the horizontal bundle of heat exchange tubes in the heat exchanger according to the exemplary embodiment consists of spacing grids arranged in a row, each spacer grid consisting of horizontal beams 2 arranged one above the other, in which holes are provided at fixed spacing for fixed vertical mounting. of the cylindrical bearing parts J, which with their upper and lower surfaces 2 abut ^against each other and their height 2 corresponds to the required vertical spacing 8 of two heat exchanging tubes 1 arranged one above the other. The spherical surfaces 4 are formed from the free side of the circular washers 4, between which heat transfer tubes 1 are arranged with a defined clearance and each heat transfer The wall tube 1 is spaced on the distance conical faces 4 * of the four washers 4. In an alternative embodiment, the vertical bearing parts J have the shape of a stepped pin, which by its smaller diameter is firmly seated in the formed holes of the horizontal beams. grooves of profiled symmetrical shape are formed between the upper and lower sides, the heat exchange tubes 1 are placed with defined clearance between the spaced distance surfaces 4 ', whereby their direct

čemž u obou výše uvedených příkladných provedení jsou me-whereby both of the above-mentioned exemplary embodiments are

cích 2 vertikální proplachovací otvory 6.2 vertical flush holes 6.

Uložení horizontálního svazku teplosměnných trubek podle vynálezu je možno s výhodou využít u -parních generátorů jader ných elektráren s vodné vodními energetickými reaktory typu VVER 440 a VVER 1000.The arrangement of the horizontal bundle of heat exchange tubes according to the invention can be advantageously used in the steam generators of nuclear power plants with hydropower water reactors of the type VVER 440 and VVER 1000.

Claims

The subject invention iu

1. Placing a horizontal bundle of heat exchange tubes in a heat exchanger consisting of at least one spacer grid consisting of horizontal beams arranged one above the other, between which individual rows of heat exchange tubes are arranged perpendicular to the vertical plane of the spacer grid, characterized in that the horizontal beams ( 2) are provided in the required spacing with vertical contact pieces (3), which by their upper and lower surfaces (5) abut against each other and their height (7) coincides with the required vertical spacing (8) of two heat exchanger arranged one above the other. spacers (4 *) symmetrically arranged relative to one another, between which the individual heat transfer tubes (1) are mounted with a defined clearance.

2. The arrangement of the horizontal bundle of heat exchange tubes according to claim 1, characterized in that vertical flushing openings (6) are formed in the horizontal beams (2) between the spacers (4 ').