JPS6020001A - 蒸気発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、蒸気発生器に係シ、特に、液体金属冷却の高
速炉用蒸気発生器に使用するに好適な熱交換器に関する
。

〔発明の背景〕

第１図に示す高速炉用蒸気発生器は主に上部胴体１、下
部胴体２、上部鏡板３、さらに下部鏡板４とで構成され
たシェル部２１の内部に熱遮蔽構造胴体５、内部シュラ
ウド６、および伝熱管７゜８．９から構成されている。

外部に設けた給水ヘッダによシ分岐した複数本の伝熱管
はシェル２１と熱遮蔽構造胴体５とで形成する環状部ケ
降下する下降管７となシ下部鏡板４部で折シ返し内部シ
ュラウド６の外周をヘリカル状に上昇する上列管８とな
ジナトリウムの自由液面部から排水管９となシ蒸気出口
ヘツダ１３に合成される。一方加熱源のナトリウムは上
部鏡板３から内部に流入し、リングヘッダより数本に分
流されたナトリウム分配管１０により熱遮蔽構造胴体５
の上部に放出する。ナトリウムは上昇管８のヘリカル部
を下降しながら伝熱管全加熱し、下部鏡板８のナトリウ
ム出口ノズル１１から流出する。ヘリカル部の伝熱管内
の水は加熱され、蒸気出口ヘッダ１３から蒸気として放
出する。

８１図のＡ部を第２図に示す。熱遮蔽構造胴体５は内部
にガスを封じ込んだ断熱構造になっていて、下降管部７
での伝熱を阻止するために設けたものである。したがっ
て熱交換を行なう伝熱管部は内部シュラウド６の外周に
多層に巻かれた上昇は 管８である。熱遮蔽構造胴体５第２図に示すように、ナ
トリウム自由液面部の近傍で直径が大きくなっている。

この理由は、ナトリウム分配管１０の設備スペースの確
保、多数の上昇管の引回しと接続に必要なスペースの確
保、ならびに、万が−にもナトリウム・水反応が生じた
場合に生ずる衝撃圧を吸収するためのスペースを設ける
ことにある。

このような構造の熱遮蔽構造体５１に用いると、熱遮蔽
構造体に隣接する上昇管のＢの部分でナトリウムの流量
が多くなる。その結果、下図のグラフに示す如く、最外
層のサブチャンネルに接する第１番目の伝熱管の出口温
度は、他の伝熱管よシも相対的に高温となる。解析値で
は３６５Ｃに対して約３０ｔＺ’アツプが確認されてい
る。

以上の如く、高速炉用の蒸気発生器は、同一の流体入口
ヘッダ及び流体出ヘッダに並列に接続された複数の一伝
熱管を有する熱交換であるため、各伝熱管の配置、形状
ならびに寸法の微小な差違によって生ずるシェル側の流
路断面積の不均一が各伝熱管の熱交換量に不均一が生じ
、流体出口ヘッダ（たとえば、蒸気へラダ１３）に不必
要な熱応力が生じ、破損を引き起こす危険性がある。さ
らに、蒸気発生器の加熱源が液体ナトリウムであれば、
蒸気ヘッダ破損箇所から管内の水または蒸気が加熱側に
噴出し、ナトリウム・水反応事故へ発展する可能性もあ
る。

また、シェル側の各サブチャンネル（隣接する各伝熱管
で囲まれる流路）ヲ淀れる流体の伝熱管一本当シの流量
が不均一となると、各シェル側の流体温度にも不均一が
生じ、その結果、伝熱性能を低下させる欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来技術の欠点を補うためにナトリウ
ム流入ノズル近傍の伝熱管部にバッフル板を設けること
によって、各伝熱管の交換熱量會均−化することのでき
る蒸気発生器全提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は、隣接する各伝熱管で囲まれるサブチャンネル
の流路断面積が局所的に不均一である場合に、伝熱管の
交換熱量に不均一が生じ、その結果、流体出口ヘッダで
の温度分布にも不均一が生じること全理論的に確認し、
との温度分布の不均一を解消する手段として、サブチャ
ンネルの流路断面積が局所的に不均一となっている流路
に接する上昇管、すなわち、熱遮蔽体上部に配置された
上昇管の外囲部にバッフル板を設け、他の部分の伝熱量
に釣合うように調節するものである〜〔発明の実施例〕 第３図を用いて、本発明が適応される熱気発生器の構造
を説明する。第３図は第１図のＡ部を拡大図示したもの
で、蒸気発生器シェル２１内部に内部シュラウド６の外
周に巻かれたヘリカル状の上昇伝熱管８さらにその外周
に配置した熱遮蔽構造胴体５等の上部部分を図示しであ
る。

ナ）　ＩＪウムの流入の分配管１０は熱遮蔽構造胴体５
の上部の直径が大きくなっている部分に挿入されていて
、ナトリウム中にカズの巻込み全防止するため、ナトリ
ウムの自由液面より深く挿入されている。

本発明では図示するように熱遮蔽構造胴体５の拡大流路
部に存在する最外周のヘリカル伝熱管の外周にバックル
板２０を配置しである。この部分は従来技術の項で述べ
た理由によシ拡大されたサブチャンネル構造であるため
、交換熱量の増大分を抑制しようとするものである。

バックル板２０はステンレス製の薄板に孔會あけた多孔
板を用いる。そして、伝熱管部のセツテングはバックル
板の孔の部分がヘリカル伝熱管のギャップの領域に位置
するようにする。したがって、円筒状のバックル板２０
の構造はヘリカルピッチに合わせたら線状に従った孔を
あける。

ナトリウム配分管よシ流入したナトリウムは、ヘリカル
状上昇管８部を降下しながら伝熱管側を加熱し、熱交換
される。この際、流入部の拡大サブチャンネル部の伝熱
管はバックル板２０のため交換熱量が抑制される。

以上のように本発明によれば、簡単な構造で各伝熱管の
出口温度が均一化され、蒸気発生器の熱特性上次のよう
な効果が得られる。

１、各伝熱管の交換熱量が等しくなるため、管板の温度
分布が均一化され、その結果、管板に過大な熱応力が発
生するのを防ぐことができる。

２、各伝熱管の交換熱量が等しくなるため、シェル１１
１０及−びチューブ側金流れる流体のｂｌｉ、れ方向の
温度が、各チャンネルとも等しくなる。その結果温度分
布の不均一に伴って、一般に生じる伝熱性能の低下を防
ぐことができる。

３、各伝熱管の謡関分布が等しくなるため、伝熱管の熱
膨張の不均一によって生じる熱応力の発生ケ防ぐことが
できる。

本発明の実施例はナトリウム−水の熱交換器である蒸気
発生器を対象に考案したものであるが、応用例として、
ナトリウム−ナトリウム熱交換器である高速炉の中間熱
交換器にも適用することができる。中間熱交換器は蒸気
発生器のように特に流路拡大部分はないが、直管型伝熱
管群の最外周のサブチャンネルの流路断面積は他の部分
に比べ犬きくなるため各伝熱管の交換熱量に差が生ずる
。

したがって、最外周の伝熱管の外周にバックル板を設け
ることによって、各伝熱管間に均一な交換熱量と温度分
布が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、各伝熱管どうしに均一な変換熱量と温
度分布が得られるため、蒸気発生器各所への熱応力が緩
和され、又、全体の伝熱性能が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来型の液体金属加熱蒸気発生器の縦断面図、
第２図は第１図のＡ部説明図、第３図は本発明のＡ部拡
大図である。 １・・・上部胴体、２・・・下部胴体、３・・・上部鏡
板、４・・・下部鏡板、５・・・熱遮蔽構造胴体、６・
・・内部シュラウド、７，８．９・・・伝熱管、１０・
・・ナトリウム分配管、１１・・・ナトリウム出口ノズ
ル、１２・・・給水ヘッダ、１３・・・蒸気出口ヘッダ
、２０・・・バックル板、２１・・・シェル。 不　１　図 第２回 伝熱看番５ 第３反

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、容器と前記容器内に配置されて上昇管部と下降管部
   とを有する複数の伝熱管と前記上昇管部と前記下降管部
   との間に配置される筒状の熱遮蔽体と前記上昇管部の存
   在する前記容器内の領域に液体金属を導く管路とからな
   る蒸気発生器において、前記熱遮蔽体の前記液体金属を
   導く管路付近に存在する前記上昇管部に多孔板を設けた
   ことを特徴とする蒸気発生器。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記多孔板の孔の
   部分を前記上昇管のギヤラグの部分に位置するように設
   ける様にしたことを特徴とする蒸気発生器。