EP0200652A1 - Echangeur de chaleur à faisceau de tubes droits dont le maintien transversal est assuré par des grilles entretoises et ses applications - Google Patents

Echangeur de chaleur à faisceau de tubes droits dont le maintien transversal est assuré par des grilles entretoises et ses applications Download PDF

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EP0200652A1
EP0200652A1 EP86400941A EP86400941A EP0200652A1 EP 0200652 A1 EP0200652 A1 EP 0200652A1 EP 86400941 A EP86400941 A EP 86400941A EP 86400941 A EP86400941 A EP 86400941A EP 0200652 A1 EP0200652 A1 EP 0200652A1
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EP
European Patent Office
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openings
tubes
heat exchanger
grids
spacer grids
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP86400941A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
René Traiteur
Jean-Luc Minguet
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Novatome SA
Original Assignee
Novatome SA
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007—Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • F28F9/0135—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies formed by grids having only one tube per closed grid opening

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger with a bundle of straight tubes with circular pitch, the transverse support of which is ensured by spacer grids.
  • Straight tube bundle heat exchangers are very often used as steam generators in nuclear reactors, in particular those cooled by liquid metal.
  • the reactor coolant allows the heating and the vaporization of feed water which can be circulated inside the tubes or, on the contrary, in contact with the external surface of these tubes.
  • the reactor coolant circulates either outside the tubes, inside the envelope of the steam generator containing the bundle, or inside the tubes, respectively.
  • the size of the steam generators can be considerable and in particular, in the case of a steam generator with straight tubes, the length of the tubes and of the envelope enclosing the bundle as well as the number of tubes can be very large. It is therefore necessary to use spacer grids fixed inside the envelope of the steam generator, spaced from one another along the length of the tubes, to ensure the transverse maintenance and the intersection of the tubes of the bundle. Such spacer grids must allow not only the maintenance of the tubes against the stresses of the exchange fluids circulating in contact with them at high speed but also the passage of the exchange fluid circulating outside the tubes in the longitudinal direction of the generator. steam. The pressure drop in this fluid change must be as small as possible and it is therefore necessary to provide a large passage section for this fluid relative to the total straight section of the steam generator.
  • this arrangement cannot be used in the case of other types of network, for example in the case of networks with circular pitch, that is to say constituted by circular, coaxial and equidistant rows of tubes, inside which the tubes are spaced by a constant arc length.
  • networks with circular pitch that is to say constituted by circular, coaxial and equidistant rows of tubes, inside which the tubes are spaced by a constant arc length.
  • spacer grids comprising a first set of openings for holding the tubes and a second set of openings for the passage of the coolant.
  • spacer grids are however very difficult to machine and are produced by juxtaposing pre-factory plates of limited size.
  • the coolant passage openings do not have a constant section over the entire plate and / or the wall thicknesses vary within unacceptable limits.
  • the object of the invention is therefore to propose a heat exchanger with a bundle of straight tubes and with circular pitch, the transverse maintenance of which is ensured by spacer grids, comprising an envelope enclosing the tubes inside which circulates a first fluid d exchange, a second exchange fluid circulating in the envelope, outside the tubes, and a set of spacer grids for transversely holding the tubes, fixed inside the envelope, spaced apart from one another according to the length of the tubes and constituted by flat metal plates traversed by a first set of openings arranged in a regular network with circular pitch corresponding to the arrangement of the tubes in the planes of cross section of the bundle and by a second set of openings for the passage of the second exchange fluid, interposed between the openings of the first assembly, this heat exchanger operating under very good thermal and useful conditions ising of spacer grids whose design and machining are relatively simple and satisfactory thermal shock resistance.
  • the openings of the second set have a quadrilateral section and a substantially constant area and provide between them and with the openings of the first set of partition walls having a substantially constant thickness.
  • the openings constituting the second set have a section in the form of a parallelogram.
  • Fig. 1 is a sectional view through a vertical plane of symmetry of the steam generator with straight tubes.
  • Fig. 2 is a fragmentary top view of a spacer grid of the steam generator shown in FIG. 1.
  • Fig. 3 is a sectional view along III-III of FIG. 2 showing a support means for the spacer grid.
  • a steam generator comprising an external envelope 1 enclosing a bundle of straight tubes 2.
  • Each of the tubes 3 of the bundle is fixed at one of its ends in a lower tubular plate 4 and at its other end in a plate upper tubular 5.
  • the casing 1 comprises a cylindrical central body constituting the casing of the bundle 2 and two end portions 6 and 7 with a larger diameter sur_lesrise which are fixed the tubular plates 4 and 5, respectively.
  • the lower tubular plate 4 is in communication via its external face with a water collector 10 receiving the supply water from the steam generator by a tube 11.
  • the collector 10 makes it possible to distribute the supply water in the tubes 3 of the bundle 2, this feed water constituting the first exchange fluid of the steam generator.
  • the upper part 7 of the casing 1 receives, via an inlet pipe 12, hot liquid sodium, which then flows from top to bottom in the bundle casing 1, in contact with the outer surface of the tubes 3 and which constitutes the second exchange fluid.
  • the feed water circulating in the tubes 3 is thus heated and then vaporized, the vapor formed being recovered by a vapor collector 14 then evacuated by a tube 15.
  • the cooled liquid sodium after its circulation in contact with the tubes of the bundle, leaves the envelope 1 by a tube 13 provided in part 6 of this envelope.
  • the tubes 3 of the bundle 2 are maintained and braced by spacer grids 18 fixed inside the central body of the envelope. These spacer grids 18 allow both the holding of the tubes in the transverse directions and the passage of the sodium, outside the tubes, in the vertical direction, according to the arrows 19.
  • a spacer grid 18 comprising a first set of openings 20 of circular shape and a second set of openings 21 in the form of a quadrilateral.
  • the openings 20 have diameters very slightly greater than the diameters of the tubes 3 and are arranged in successive rows 20a, 20b, 20c circular, equidistant and coaxial. In each of the rows, the successive openings 20 have identical spacings in arc distance.
  • the tubes 3 of the bundle are engaged in the openings 20 and perfectly maintained inside these, the clearance between the tube 3 and the opening 20 being small.
  • tubes of bundle 2 which have a diameter of 15.10 m
  • the pitch of the circular network of tubes is 35.10 m and the clearance between the tubes 3 and the openings 20, from 0.2 to 0.5.10 m, depending on the tolerances.
  • the openings 21 are in the form of parallelograms with rounded or flattened angles.
  • the shape and dimensions of these parallelograms are slightly modified from one row to another and strongly mo- d i f ied in the vicinity of the periphery of the spacer grid, where openings 30 replacing the openings 21 approximately correspond to the half of the section of the openings 21.
  • the shape and the distribution of the openings 21 are profoundly modified in the vicinity of the axis XX 'of the spacer grid 18 along which is placed a set of supports 32 of the spacer grid 18 which will be described later in the text.
  • the openings 21 however keep the form of quadrilaterals in the vicinity of the axis XX '.
  • the shape and distribution of the openings 20 and 21 make it possible to obtain a thickness of the walls 23 for the separation of the openings which is practically constant.
  • This wall thickness corresponds to the thickness of metal between two adjacent openings, in a direction contained in the plane of the spacer grid 18.
  • the area of the openings 21 remains practically constant over the whole of the spacer grid 18, with the exception of the peripheral zone where the openings 30 have a shape and a size different from those of the openings 21. This constant area allows '' obtain a homogeneous distribution of the liquid sodium flow throughout the section of the spacer grid.
  • a spacer grid as shown in FIG. 3 can be obtained by molding or by electrochemical machining of a steel plate.
  • the spacer grid 18 shown in FIG. 3 includes notches such as 33 in the direction X'X.
  • One in check mark 33 is formed on the spacer grid 18, at each of its ends, in the radial direction X'X and also at each of its ends, in the radial direction perpendicular to X'X.
  • each of the support devices 32 of the plate 18 comprises a support element 34 welded at 35 on the inner surface of the casing 1, by means of its lower part and engaged, by its upper part, with the interior of the corresponding notch 33 of the grid 18.
  • the upper part of the support element 34 is notched so as to provide bearing edges for the spacer grid 18 engaged with play in the element 34 by its part 33.
  • the spacer grid 18 is thus maintained in the vertical directions relative to the casing 1 but remains free to expand in the radial direction.
  • the plates used to make the spacer grids can be made of ferritic steel containing 2.25% chromium and 1% molybdenum or steel with 5 / or 9% chromium and 1% molybdenum or even austenitic steel of the grade 316L.
  • a surface treatment such as chrome plating or aluminization.
  • Such a surface treatment makes it possible to limit the wear of the tubes and the attack of these tubes by fretting corrosion, during the operation of the steam generator.
  • the liquid sodium circulates in the vertical direction, outside the tubes, in the casing 1 and passes through the spacer plates by the openings 21 almost exclusively, the clearance between the tubes 3 and the openings 20 being very small.
  • the distribution of the sodium flow in the straight sections of the steam generator is thus perfectly homogeneous, which provides excellent thermal operating conditions.
  • the small and substantially constant thickness of the walls 23 surrounding the openings 20 and 21 prevents the appearance of thermal gradients at the level of the spacer grids and reduces the risk of damage by thermal shock.
  • the main advantages of the heat exchanger according to the invention are therefore very good thermal operation, thanks to a homogeneous distribution of the exchange fluid circulating outside the tubes, a precise arrangement and effective maintenance of the beam tubes, very good thermal shock resistance of the spacer grids and easier design and machining of these spacer grids.
  • openings of different forms from those which have been described, for example other forms of quadrilateral, more or less deformed and with rounded angles, to constitute the second set.
  • the openings of the first set can be used only for holding the tubes or both for holding the tubes and the passage of the second exchange fluid; for example, three-lobed sections will be used in the second case, for the openings of the first set.
  • complementary forms of the openings belonging to one and to the other. of the two assemblies in order to obtain a wall thickness separating these openings and a fluid passage section as constant as possible.
  • the heat exchanger according to the invention can not only be used as a steam generator in a nuclear reactor but also for any heat exchange between two fluids in industries such as the chemical industry.

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Abstract

L'échangeur comporte un faisceau (2) de tubes (3), une enveloppe (1) et un ensemble de grilles entretoises (18). Les grilles entretoises comportent un premier ensemble d'ouvertures pour le passage des tubes (3) du faisceau (2) maintenus par les grilles et un second ensemble d'ouvertures en forme de quadrilatères pour le passage du fluide d'échange circulant à l'extérieur des tubes (3). Les ouvertures sont disposées de façon telle que l'épaisseur des parois de la grille métallique entre les ouvertures soit sensiblement constante. L'invention s'applique, en particulier, aux générateurs de vapeur des réacteurs nucléaires à neutrons rapides refroidis par du sodium liquide.

Description

  • L'invention concerne un échangeur de chaleur à faisceau de tubes droits à pas circulaire dont le maintien transversal est assuré par des grilles entretoises.
  • Des échangeurs de chaleur à faisceau de tubes droits sont très souvent utilisés comme générateurs de vapeur dans les réacteurs nucléaires en particulier ceux refroidis par du métal liquide. Le fluide de refroidissement du réacteur permet l'échauffement et la vaporisation d'eau d'alimentation qui peut être mise en circulation à l'intérieur des tubes ou, au contraire, en contact avec la surface externe de ces tubes. Le fluide de refroidissement du réacteur circule soit à l'extérieur des tubes, à l'intérieur de l'enveloppe du générateur de vapeur renfermant le faisceau, soit à l'intérieur des tubes, respectivement.
  • Dans le cas d'installations de grande puissance, la taille des générateurs de vapeur peut être considérable et en particulier, dans le cas de-générateur de vapeur à tubes droits, la longueur des tubes et de l'enveloppe renfermant le faisceau ainsi que le nombre de tubes peuvent être très grands. On doit donc utiliser des grilles entretoises fixées à l'intérieur de l'enveloppe du générateur de vapeur, espacées les unes des autres suivant la longueur des tubes, pour assurer le maintien transversal et l'e.ntretoisement des tubes du faisceau. De telles grilles entretoises doivent permettre non seulement le maintien des tubes contre les sollicitations des fluides d'échange circulant a leur contact à grande vitesse mais encore le passage du fluide d'échange circulant à l'extérieur des tubes dans la direction longitudinale du générateur de vapeur. La perte de charge dans ce fluide d'échange doit être la plus réduite possible et il est donc nécessaire de prévoir une section de passage de ce fluide importante par rapport à la section droite totale du générateur de vapeur.
  • Pour tenter de concilier ces impératifs, on utilise très souvent des grilles entretoises réalisées par assemblage de bandes, de tiges ou de profilés de formes diverses. De tels dispositifs sont complexes, difficiles à mettre en place et leur réalisation à partir de nombreux éléments différents ne permet pas d'obtenir une très bonne fiabilité.
  • On a donc proposé d'utiliser des plaques planes métalliques percées d'ouvertures, comme grilles entretoises. Les ouvertures traversant la plaque sont disposées suivant un réseau régulier correspondant à la disposition des tubes dans les plans de section droite du générateur de vapeur. Pour permettre à la fois le maintien des tubes et le passage du fluide d'échange à l'extérieur de ces tubes, on a proposé dans le brevet français 2.150.826, de réaliser les ouvertures dans les plaques entretoises sous forme trilobée, de façon à prévoir trois portées d'appui du tube en saillie vers l'intérieur de l'ouverture et trois sections de passage du fluide a l'extérieur du tube, entre les parties en saillie. Cette disposition a pu être utilisée pour des faisceaux de tubes constituant des réseaux à pas carré, triangulaire ou hexagonal, dans les sections droites du générateur de vapeur. En revanche, cette disposition n'est pas utilisable dans le cas d'autres types de réseau, par exemple dans le cas des réseaux a pas circulaire, c'est-à-dire constitués par des rangees circulaires, coaxiales et équidistantes de tubes, à l'intérieur desquelles les tubes sont espacés d'une longueur d'arc constante. Dans ce cas, en effet, il est nécessaire de faire varier la forme des ouvertures d'une rangée a une autre pour maintenir sensiblement constante l'épaisseur des parois ménagées dans le métal de la plaque, entre deux ouvertures voisines. Il est en effet nécessaire que ces parois séparant les ouvertures aient une épaisseur sensiblement constante, pour que la grille entretoise ait une bonne résistance aux chocs thermiques. Il en résulte donc des difficultés de conception et d'usinage qui ne peuvent être résolues, ou qui ne peuvent l'être qu'en acceptant des coûts de construction prohibitifs, le nombre de passages de tubes a prévoir dans chacune des grilles entretoises étant très élevé, par exemple de l'ordre de plusieurs milliers. D'autre part, si on tente de résoudre le problème en gardant des ouvertures dont le contour extérieur est régulier, on devra, pour maintenir une épaisseur constante des parois entre les ouvertures, prévoir des sections de passage du fluide autour des tubes non uniformes, ce qui introduit des déséquilibres thermiques préjudiciables a un bon fonctionnement du génerateur de vapeur.
  • On a egalement propose d'utiliser des grilles entretoises comportant un premier ensemble d'ouvertures pour le maintien des tubes et un second ensemble d'ouvertures pour le passage du fluide de refroidissement. De telles grilles-entretoises sont cependant très difficiles a usiner et sont réalisees en juxtaposant des plaques pre-usinees de dimension limitée. En outre, dans le cas d'un reseau de tubes a pas circulaire, les ouvertures de passage de fluide de refroidissement n'ont pas une section constante sur toute la plaque et/ou les epaisseurs de parois varient dans des limites inacceptables.
  • Le but de l'invention est donc de proposer un échangeur de chaleur a faisceau de tubes droits et à pas circulaire dont le maintien transversal est assuré par des grilles entretoises, comportant une enveloppe renfermant les tubes a l'intérieur desquels circule un premier fluide d'échange, un second fluide d'échange circulant dans l'enveloppe, a l'extérieur des tubes, et un ensemble de grilles entretoises de maintien transversal des tubes, fixées a l'intérieur de l'enveloppe, espacées les unes des autres suivant la longueur des tubes et constituées par des plaques planes métalliques traversées par un premier ensemble d'ouvertures disposées suivant un réseau régulier à pas circulaire correspondant a la disposition des tubes dans les plans de section droite du faisceau et par un second ensemble d'ouvertures pour le passage du second fluide d'échange, intercalées entre les ouvertures du premier ensemble, cet échangeur de chaleur fonctionnant dans de très bonnes conditions thermiques et utilisant des grilles entretoises dont la conception et l'usinage sont relativement simples et la résistance aux chocs thermiques satisfaisante.
  • Dans ce but, les ouvertures du second ensemble ont une section en forme de quadrilatère et une aire sensiblement constante et ménagent entre elles et avec les ouvertures du premier ensemble des parois de séparation ayant une épaisseur sensiblement constante.
  • Dans un mode de realisation preférentiel, les ouvertures constituant le second ensemble ont une section en forme de parallélogramme.
  • Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, en se référant aux figures jointes en annexe, un echangeur de chaleur suivant l'invention et ses plaques entretoises, cet échangeur de chaleur étant utilisé comme générateur de vapeur dans un réacteur nucléaire a neutrons rapides.
  • La Fig. 1 est une vue en coupe par un plan vertical de symétrie, du générateur de vapeur a tubes droits.
  • La Fig. 2 est une vue de dessus fragmentaire d'une grille entretoise du générateur de vapeur représenté sur la Fig. 1.
  • La Fig. 3 est une 'vue en coupe suivant III-III de la Fig. 2 montrant un moyen de support de la grille entretoise.
  • Sur la Fig. 1, on voit un générateur de vapeur comportant une enveloppe externe 1 renfermant un faisceau de tubes droits 2. Chacun des tubes 3 du faisceau est fixé à l'une de ses extrémités dans une plaque tubulaire inférieure 4 et à son autre extrémité dans une plaque tubulaire supérieure 5. L'enveloppe 1 comporte un corps central cylindrique constituant l'enveloppe du faisceau 2 et deux parties d'extrémité 6 et 7 à plus grand diamètre sur_lesquelles sont fixées les plaques tubulaires 4 et 5, respectivement.
  • La plaque tubulaire inférieure 4 est en communication par sa face externe avec un collecteur d'eau 10 recevant l'eau d'alimentation du générateur de vapeur par une tubulure 11. Le collecteur 10 permet de distribuer l'eau d'alimentation dans les tubes 3 du faisceau 2, cette eau d'alimentation constituant le premier fluide d'échange du générateur de vapeur.
  • La partie supérieure 7 de l'enveloppe 1 reçoit, par une tubulure d'entrée 12, du sodium liquide chaud, qui circule ensuite de haut en bas dans l'enveloppe de faisceau 1, en contact avec la surface extè- rieure des tubes 3 et qui constitue le second fluide d'échange. L'eau d'alimentation circulant dans les tubes 3 est ainsi échauffée puis vaporisée, la vapeur formée étant récupérée par un collecteur de vapeur 14 puis évacuée par une tubulure 15. Le sodium liquide refroidi, après sa circulation au contact des tubes du faisceau, ressort de l'enveloppe 1 par une tubulure 13 prévue dans la partie 6 de cette enveloppe.
  • Les tubes 3 du faisceau 2 sont maintenus et entretoisés par des grilles entretoises 18 fixées à l'intérieur du corps central de l'enveloppe. Ces grilles entretoises 18 permettent à la fois le maintien des tubes dans les directions transversales et le passage du sodium, à l'extérieur des tubes, dans la direction verticale, suivant les flèches 19.
  • Sur la Fig. 2, on voit une partie d'une grille entretoise 18 comportant un premier ensemble d'ouvertures 20 de forme circulaire et un second ensemble d'ouvertures 21 en forme de quadrilatère.
  • Les ouvertures 20 ont des diamètres très légèrement supérieurs aux diamètres des tubes 3 et sont disposées suivant des rangées successives 20a, 20b, 20c circulaires, équidistantes et coaxiales. Dans chacune des rangées, les ouvertures 20 successives ont des espacements identiques en distance d'arc. Les tubes 3 du faisceau sont engagés dans les ouvertures 20 et parfaitement maintenus à l'intérieur de celles-ci, le jeu entre le tube 3 et l'ouverture 20 étant faible.
  • Dans le cas d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire a neutrons rapides dont les grilles entretoises 18 ont un diamètre d'environ 1,2 m et un espacement de 0,6 m dans la direction longitudinale, des tubes du faisceau 2 qui ont un diamètre de 15.10 m, le pas du réseau circulaire des tubes est de 35.10 m et le jeu entre les tubes 3 et les ouvertures 20, de 0,2 à 0,5.10 m, suivant les tolérances.
  • Les ouvertures 21 ont la forme de parallèlo- grammes à angles arrondis ou aplatis. La forme et les dimensions de ces parallélogrammes sont légèrement modifiées d'une rangée à une autre et très fortement mo- difiées au voisinage de la périphérie de la grille entretoise, où les ouvertures 30 se substituant aux ouvertures 21 correspondent approximativement à la moitié de la section des ouvertures 21. De même, la forme et la répartition des ouvertures 21 sont profondément modifiées au voisinage de l'axe XX' de la grille entretoise 18 suivant lequel est placé un ensemble de supports 32 de la grille entretoise 18 qui sera décrit dans la suite du texte. Les ouvertures 21 gardent cependant la forme de quadrilatères au voisinage de l'axe XX'.
  • La forme et la répartition des ouvertures 20 et 21 permettent d'obtenir une épaisseur des parois 23 de séparation des ouvertures pratiquement constante. Cette épaisseur de paroi correspond à l'épaisseur de métal entre deux ouvertures voisines, dans une direction contenue dans le plan de la grille entretoise 18.
  • De même, l'aire des ouvertures 21 reste pratiquement constante sur toute la grille-entretoise 18, à l'exception de la zone périphérique où des ouvertures 30 ont une forme et une dimension différentes de celles des ouvertures 21. Cette aire constante permet d'obtenir une répartition homogène du débit de sodium liquide dans toute la section de la grille-entretoise.
  • Une grille entretoise telle que représentée sur la Fig. 3 peut être obtenue par moulage ou par usinage électrochimique d'une plaque d'acier.
  • En plus des ouvertures 20 et 21, la grille entretoise 18 représentée à la Fig. 3 comporte des encoches telles que 33 suivant la direction X'X. Une encoche 33 est ménagée sur la grille entretoise 18, a chacune de ses extrémités, suivant la direction radiale X'X et également à chacune de ses extrémités, suivant la direction radiale perpendiculaire à X'X. Comme il est visible sur les Fig. 2 et 3, chacun des dispositifs de support 32 de la plaque 18 comporte un élément de support 34 soudé en 35 sur la surface intérieure de l'enveloppe 1, par l'intermédiaire de sa partie inférieure et engagé, par sa partie supérieure, à l'intérieur de l'encoche 33 correspondante de la grille 18. La partie supérieure de l'élément de support 34 est encochée de façon à ménager des bords d'appui pour la grille entretoise 18 engagée avec jeu dans l'élément 34 par sa partie 33. La grille entretoise 18 est ainsi maintenue dans les directions verticales par rapport à l'enveloppe 1 mais reste libre de se dilater dans la direction radiale.
  • Les plaques utilisées pour réaliser les grilles entretoises peuvent être en acier ferritique renfermant 2,25 % de chrome et 1 % de molybdène ou en acier a 5 / ou a 9 % de chrome et a 1 % de molybdène ou encore en acier austénitique de la nuance 316L.
  • On peut réaliser sur la surface interne des ouvertures 20, dans l'épaisseur de la grille entretoise, c'est-à-dire sur la surface des parois 23, un traitement superficiel tel qu'un chromage au tampon ou une aluminisation. Un tel traitement superficiel permet de limiter l'usure des tubes et l'attaque de ces tubes par fretting corrosion, pendant le fonctionnement du générateur de vapeur.
  • Lorsque le générateur de vapeur est en fonctionnement, le sodium liquide circule suivant la direction verticale, a l'extérieur des tubes, dans l'enveloppe 1 et traverse les plaques entretoises par les ouvertures 21 presque exclusivement, le jeu entre les tubes 3 et les ouvertures 20 étant très faible. La répartition du flux de sodium dans les sections droites du générateur de vapeur est ainsi parfaitement homogé- ne, ce qui procure d'excellentes conditions thermiques de fonctionnement.
  • De plus, l'épaisseur faible et sensiblement constante des parois 23 entourant les ouvertures 20 et 21 évite l'apparition de gradients thermiques au niveau des grilles entretoises et réduit les risques de détériorations par chocs thermiques.
  • Les principaux avantages de l'échangeur de chaleur suivant l'invention sont donc un très bon fonctionnement sur le plan thermique, grâce à une répartition homogène du fluide d'échange circulant à l'extérieur des tubes, une disposition précise et un maintien efficace des tubes du faisceau, une très bonne résistance aux chocs thermiques des grilles entretoises et une conception et un usinage facilités de ces grilles entretoises.
  • L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été décrits.
  • C'est ainsi qu'on peut imaginer des ouvertures de formes différentes de celles qui ont été décrites, par exemple d'autres formes de quadrilatère, plus ou moins déformés et à angles arrondis, pour constituer le second ensemble. Les ouvertures du premier ensemble peuvent être utilisées seulement pour le maintien des tubes ou à la fois pour le maintien des tubes et le passage du second fluide d'échange ; on utilisera par exemple des sections de forme trilobée dans le second cas, pour les ouvertures du premier ensemble. Dans tous les cas on recherchera des formes complémentaires des ouvertures appartenant a l'un et à l'autre des deux ensembles pour obtenir une épaisseur de paroi séparant ces ouvertures et une section de passage du fluide les plus constantes possibles.
  • On peut également imaginer un moyen de fixation des grilles entretoises dans l'enveloppe de l'échangeur de chaleur d'un type différent de celui qui a été décrit.
  • Enfin, l'échangeur de chaleur suivant l'invention peut être non seulement utilisé comme générateur de vapeur dans un réacteur nucléaire mais encore pour tout échange de chaleur entre deux fluides dans des industries telles que l'industrie chimique.

Claims (6)

1.- Echangeur de chaleur à faisceau de tubes droits et a pas circulaire dont le maintien transversal est assuré par des grilles entretoises, comportant une enveloppe (1) renfermant les tubes (3) à l'intérieur desquels circule un premier fluide d'échange, un second fluide d'échange circulant dans l'enveloppe (1) à l'extérieur des tubes (3) et un ensemble de grilles entretoises (18) de maintien transversal des tubes (3) fixées à l'intérieur de l'enveloppe (1) espacées les unes des autres suivant la longueur des tubes (3) et constituées par des plaques planes métalliques traversées par un premier ensemble d'ouvertures (20) disposées suivant un réseau régulier à pas circulaire correspondant à la disposition des tubes (3) dans les plans de section droite du faisceau (2), et par un second ensemble d'ouvertures (21) pour le passage du second fluide d'échange, intercalées entre les ouvertures (20) du premier ensemble, caractérisé par le fait que les ouvertures (21) du second ensemble ont une section en forme de quadrilatère et une aire sensiblement constante et ménagent entre elles et avec les ouvertures (20) du premier ensemble, des parois (23) de séparation ayant une épaisseur sensiblement constante.
2.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les ouvertures (21) du second ensemble ont une section en forme de parallélogramme.
3.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les ouvertures (20) du premier ensemble ont des sections trilobées.
4.- Echangeur de chaleur suivant l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé par le fait que chacune des grilles entretoises (18) est supportée par un ensemble d'éléments de support (32) disposés de façon équidisante à sa périphérie et comportant un élément de support (34) soudé par sa partie inférieure sur la surface intérieure de l'enveloppe (1) et engagé, par sa partie supérieure encochée, dans une encoche (33) prévue dans la grille (18), l'encoche de l'élément de support (34) ménageant des surfaces d'appui de la grille (18) en la laissant se déplacer librement dans la direction radiale sous l'effet de la dilatation.
5.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les grilles entretoises sont obtenues par usinage d'une plaque métallique et en particulier par usinage électrochimique.
6.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 1,- caractérisé par le fait que les grilles-entretoises sont obtenues par moulage.
EP86400941A 1985-05-03 1986-04-29 Echangeur de chaleur à faisceau de tubes droits dont le maintien transversal est assuré par des grilles entretoises et ses applications Withdrawn EP0200652A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

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