JPS6337880B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6337880B2 JPS6337880B2 JP57039491A JP3949182A JPS6337880B2 JP S6337880 B2 JPS6337880 B2 JP S6337880B2 JP 57039491 A JP57039491 A JP 57039491A JP 3949182 A JP3949182 A JP 3949182A JP S6337880 B2 JPS6337880 B2 JP S6337880B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- lower plenum
- sodium
- fluid
- plenum
- Prior art date
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Classifications
-
- 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
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
- F28F9/0278—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of stacked distribution plates or perforated plates arranged over end plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
- F28D7/163—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing
- F28D7/1669—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing the conduit assemblies having an annular shape; the conduits being assembled around a central distribution tube
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0054—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for nuclear applications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S165/00—Heat exchange
- Y10S165/454—Heat exchange having side-by-side conduits structure or conduit section
- Y10S165/471—Plural parallel conduits joined by manifold
- Y10S165/483—Flow deflecting/retarding means in header for even distribution of fluid to plural tubes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、熱交換器に係り、特に、高速増殖炉
に用いられる中間熱交換器に適用するのに好適な
熱交換器に関するものである。
に用いられる中間熱交換器に適用するのに好適な
熱交換器に関するものである。
高速増殖炉の一次冷却系と二次冷却系との間の
熱交換は、中間熱交換器にて行われる。中間熱交
換器は、外筒と内筒の２つのシエルから構成さ
れ、内筒内に多数の伝熱管が配置されている。伝
熱管の上下端は、内筒内に設けられた各々の管板
に取付けられる。下部管板の下方で内筒内に、下
部プレナムが設けられる。内筒内に挿入される下
降管の下端が、下部プレナムに連絡される。
熱交換は、中間熱交換器にて行われる。中間熱交
換器は、外筒と内筒の２つのシエルから構成さ
れ、内筒内に多数の伝熱管が配置されている。伝
熱管の上下端は、内筒内に設けられた各々の管板
に取付けられる。下部管板の下方で内筒内に、下
部プレナムが設けられる。内筒内に挿入される下
降管の下端が、下部プレナムに連絡される。
高速増殖炉で加熱された１次冷却系のナトリウ
ムは、外筒より内筒内に供給され、伝熱管の外側
を伝熱管に沿つて流下する。一方、蒸気発生器に
て冷却された２次冷却系のナトリウムは、下降管
を通して下部プレナム内に流入し、そこで反転し
て上昇し、伝熱管内に導かれる。２次冷却系のナ
トリウムは、伝熱管内を上昇する間に、１次冷却
系のナトリウムと熱交換されて加熱される。２次
冷却系のナトリウムが、下部プレナムにて反転す
るため、伝熱管内を流れるナトリウム流量が不均
一となる。すなわち、外周部に存在する伝熱管の
ナトリウム流量が増大する。各伝熱管へのナトリ
ウムの流量配分が不均一であると、温度分布およ
び熱流束分布が不均一になる。これは、熱交換器
の性能低下を招く。
ムは、外筒より内筒内に供給され、伝熱管の外側
を伝熱管に沿つて流下する。一方、蒸気発生器に
て冷却された２次冷却系のナトリウムは、下降管
を通して下部プレナム内に流入し、そこで反転し
て上昇し、伝熱管内に導かれる。２次冷却系のナ
トリウムは、伝熱管内を上昇する間に、１次冷却
系のナトリウムと熱交換されて加熱される。２次
冷却系のナトリウムが、下部プレナムにて反転す
るため、伝熱管内を流れるナトリウム流量が不均
一となる。すなわち、外周部に存在する伝熱管の
ナトリウム流量が増大する。各伝熱管へのナトリ
ウムの流量配分が不均一であると、温度分布およ
び熱流束分布が不均一になる。これは、熱交換器
の性能低下を招く。
このような問題を解決するために、実開昭56−
42690号公報に示されるように、下部プレナム内
に多数の孔を有する整流板を設置して下部プレナ
ム内を上下二領域に分割し、下降管を整流板より
下方の領域に挿入することが提案されている。上
記の整流板を有する中間熱交換器では、整流板の
作用によつて各伝熱管内への２次冷却系のナトリ
ウムの流量配分が均一に行われる。しかし、原子
炉の停止時のような過渡時に繰返しの熱衝撃が下
部プレナムの構造材に加わる。
42690号公報に示されるように、下部プレナム内
に多数の孔を有する整流板を設置して下部プレナ
ム内を上下二領域に分割し、下降管を整流板より
下方の領域に挿入することが提案されている。上
記の整流板を有する中間熱交換器では、整流板の
作用によつて各伝熱管内への２次冷却系のナトリ
ウムの流量配分が均一に行われる。しかし、原子
炉の停止時のような過渡時に繰返しの熱衝撃が下
部プレナムの構造材に加わる。
本発明の目的は、過渡時において下部プレナム
に生じる繰返しの熱衝撃を減少できる熱交換器を
提供することにある。
に生じる繰返しの熱衝撃を減少できる熱交換器を
提供することにある。
本発明の基本構成は、上下一対の管板と、前記
上下両管板に両端が取付けられた複数の伝熱管
と、前記下管板の真下に設けられた底部が外周囲
へゆくほどに上方へ曲げて曲面に形成されて第１
流体を前記各伝熱管へ導く下部プレナムと、前記
上下両管板の中央近傍を貫いており前記下部プレ
ナムに吐出口が開口して前記第１流体を上方から
下方へ流す上下に長い下降管と、前記第１流体と
熱交換する第２流体を前記伝熱管の周囲に流す通
路とから成る熱交換器において、前記下降管を前
記下部プレナム底部にまで延長してその延長部を
前記下部プレナム内に備え、前記延長部の円周側
壁に円周方向と上下方向とに分散して前記第１流
体の前記下部プレナム内への吐出開口を複数個備
えることを特徴とした熱交換器であつて、下降管
を流下した第１流体は、延長部の吐出開口から周
囲水平方向へ下部プレナム内へ並行流となつて吐
出し、その並行流は下部プレナム底部の曲面形状
の影響をも受けながら並行流の状態で上昇し、禍
を巻くことなどなく各伝熱管内へ入り、伝熱管の
第１流体と伝熱管外の第２流体とが管壁を介して
熱交換し合うものである。
上下両管板に両端が取付けられた複数の伝熱管
と、前記下管板の真下に設けられた底部が外周囲
へゆくほどに上方へ曲げて曲面に形成されて第１
流体を前記各伝熱管へ導く下部プレナムと、前記
上下両管板の中央近傍を貫いており前記下部プレ
ナムに吐出口が開口して前記第１流体を上方から
下方へ流す上下に長い下降管と、前記第１流体と
熱交換する第２流体を前記伝熱管の周囲に流す通
路とから成る熱交換器において、前記下降管を前
記下部プレナム底部にまで延長してその延長部を
前記下部プレナム内に備え、前記延長部の円周側
壁に円周方向と上下方向とに分散して前記第１流
体の前記下部プレナム内への吐出開口を複数個備
えることを特徴とした熱交換器であつて、下降管
を流下した第１流体は、延長部の吐出開口から周
囲水平方向へ下部プレナム内へ並行流となつて吐
出し、その並行流は下部プレナム底部の曲面形状
の影響をも受けながら並行流の状態で上昇し、禍
を巻くことなどなく各伝熱管内へ入り、伝熱管の
第１流体と伝熱管外の第２流体とが管壁を介して
熱交換し合うものである。
本発明は、実開昭56−42690号公報に示された
中間熱交換器１の下部プレナム内における２次冷
却系のナトリウムの流動状態を詳細に検討するこ
とによつてなされたものである。以下にその検討
結果を示す。第１図は、実開昭56−42690号公報
に示された中間熱交換器の下部構造を示してい
る。外筒２内に導かれた１次冷却系のナトリウム
は、内筒３内を下降する。下降管４内を流下した
２次冷却系のナトリウムは、内筒３および下部管
板５で囲れた下部プレナム室６、くわしくは、下
部プレナム室６内でしかも多数の開口を有する整
流板７より下方の領域８内に流入する。２次冷却
系のナトリウムは、整流板７の開口を通つて下部
プレナム室６内の整流板７より上方の領域９に流
入し、その後、下部管板５に取付けられた伝熱管
１０内に分配される。
中間熱交換器１の下部プレナム内における２次冷
却系のナトリウムの流動状態を詳細に検討するこ
とによつてなされたものである。以下にその検討
結果を示す。第１図は、実開昭56−42690号公報
に示された中間熱交換器の下部構造を示してい
る。外筒２内に導かれた１次冷却系のナトリウム
は、内筒３内を下降する。下降管４内を流下した
２次冷却系のナトリウムは、内筒３および下部管
板５で囲れた下部プレナム室６、くわしくは、下
部プレナム室６内でしかも多数の開口を有する整
流板７より下方の領域８内に流入する。２次冷却
系のナトリウムは、整流板７の開口を通つて下部
プレナム室６内の整流板７より上方の領域９に流
入し、その後、下部管板５に取付けられた伝熱管
１０内に分配される。
中間熱交換器１の下部プレナム室６内のナトリ
ウムの流動状態を第２図に示す。１１は第１図に
は図示されていないが下降管を取囲む筒状の熱遮
蔽体である。中間熱交換器１は下部プレナム室６
内に整流板７を設けているので、下部プレナム室
６の領域９では、ナトリウムが一様に流れてい
る。このため、各伝熱管１０内に供給されるナト
リウム流量は、ほとんど均一になる。すなわち、
各伝熱管１０内を流れるナトリウム流速Viの平均
値Vpと各ナトリウム流速Viの最大値Vnaxとの比
（偏差値）δnaxは、1.15である。伝熱管１０の内
径はすべて等しいので、δnaxはナトリウム流量の
偏差値を示している。しかし、下部プレナム室６
内の領域８内では、第２図に示すように、下降管
４より吐出されるナトリウムの渦１２が発生す
る。下部プレナム室６内に、ナトリウムの渦１２
が発生すると、タービントリツプ等による蒸気発
生器への給水流量の急激な減少および高速増殖炉
の運転停止時における給水流量の減少によつて、
下部プレナム室６の構造材に高サイクルの熱衝撃
が加わる。すなわち、下部プレナム６内には、蒸
気発生器で冷却された温度の低いナトリウム（約
320℃）が存在する。例えば、タービントリツプ
が生じると、蒸気発生器からタービンへの蒸気の
供給が停止され、それと同時に蒸気発生器に供給
される給水の流量が急激に減少される。このた
め、今まで蒸気発生器内での給水によるナトリウ
ムの冷却が不十分となる。ほとんど冷却されない
で蒸気発生器から吐出された高温ナトリウム（約
510℃）は、下降管４を通つて下部プレナム６の
領域８内に流入する。高温ナトリウムが流入する
前には、低温のナトリウムが領域８内に存在す
る。下降管４から下向きに噴出した高温ナトリウ
ムは、第２図に示すように領域８内では円筒３の
底面に沿つて上昇する。これに伴つて、領域８内
に渦１２が発生する。領域８内の低温ナトリウム
は、高温ナトリウムの流入によつて整流板７を通
して領域８内に一度に流出せず、渦流となつて領
域８内を旋回する。高温ナトリウムの流入に伴つ
て低温ナトリウムは、断続的に渦１２より剥離さ
れる。剥離された低温ナトリウムは、高温ナトリ
ウムとともに下部管板５を通過して伝熱管１０内
に流入する。流速が早いため、剥離された低温ナ
トリウムは、高温ナトリウムによつて十分に加熱
されずに低温状態で下部管板５を通過する。低温
ナトリウムと高温ナトリウムは極めて短かい周期
で交互に下部管板４および内筒３の下部プレナム
の部分に接触する。従つて、タービントリツプ時
に、内筒３の底部および下部管板４には、高サイ
クルの熱衝撃が加わる。高速増殖炉の運転停止時
においても同様である。
ウムの流動状態を第２図に示す。１１は第１図に
は図示されていないが下降管を取囲む筒状の熱遮
蔽体である。中間熱交換器１は下部プレナム室６
内に整流板７を設けているので、下部プレナム室
６の領域９では、ナトリウムが一様に流れてい
る。このため、各伝熱管１０内に供給されるナト
リウム流量は、ほとんど均一になる。すなわち、
各伝熱管１０内を流れるナトリウム流速Viの平均
値Vpと各ナトリウム流速Viの最大値Vnaxとの比
（偏差値）δnaxは、1.15である。伝熱管１０の内
径はすべて等しいので、δnaxはナトリウム流量の
偏差値を示している。しかし、下部プレナム室６
内の領域８内では、第２図に示すように、下降管
４より吐出されるナトリウムの渦１２が発生す
る。下部プレナム室６内に、ナトリウムの渦１２
が発生すると、タービントリツプ等による蒸気発
生器への給水流量の急激な減少および高速増殖炉
の運転停止時における給水流量の減少によつて、
下部プレナム室６の構造材に高サイクルの熱衝撃
が加わる。すなわち、下部プレナム６内には、蒸
気発生器で冷却された温度の低いナトリウム（約
320℃）が存在する。例えば、タービントリツプ
が生じると、蒸気発生器からタービンへの蒸気の
供給が停止され、それと同時に蒸気発生器に供給
される給水の流量が急激に減少される。このた
め、今まで蒸気発生器内での給水によるナトリウ
ムの冷却が不十分となる。ほとんど冷却されない
で蒸気発生器から吐出された高温ナトリウム（約
510℃）は、下降管４を通つて下部プレナム６の
領域８内に流入する。高温ナトリウムが流入する
前には、低温のナトリウムが領域８内に存在す
る。下降管４から下向きに噴出した高温ナトリウ
ムは、第２図に示すように領域８内では円筒３の
底面に沿つて上昇する。これに伴つて、領域８内
に渦１２が発生する。領域８内の低温ナトリウム
は、高温ナトリウムの流入によつて整流板７を通
して領域８内に一度に流出せず、渦流となつて領
域８内を旋回する。高温ナトリウムの流入に伴つ
て低温ナトリウムは、断続的に渦１２より剥離さ
れる。剥離された低温ナトリウムは、高温ナトリ
ウムとともに下部管板５を通過して伝熱管１０内
に流入する。流速が早いため、剥離された低温ナ
トリウムは、高温ナトリウムによつて十分に加熱
されずに低温状態で下部管板５を通過する。低温
ナトリウムと高温ナトリウムは極めて短かい周期
で交互に下部管板４および内筒３の下部プレナム
の部分に接触する。従つて、タービントリツプ時
に、内筒３の底部および下部管板４には、高サイ
クルの熱衝撃が加わる。高速増殖炉の運転停止時
においても同様である。
高サイクルの熱衝撃を減少して熱疲労を軽減で
きる方法を種々検討した結果、下降管よりナトリ
ウムを半径方向に噴出すれば、下部プレナム内に
ナトリウムの並行流を発生でき、渦が発生しない
ことを発見した。本発明は、この知見に基づいて
なされたものである。
きる方法を種々検討した結果、下降管よりナトリ
ウムを半径方向に噴出すれば、下部プレナム内に
ナトリウムの並行流を発生でき、渦が発生しない
ことを発見した。本発明は、この知見に基づいて
なされたものである。
高速増殖炉に適用した本発明の好適な一実施例
である中間熱交換器を第３図および第４図に基づ
いて説明する。
である中間熱交換器を第３図および第４図に基づ
いて説明する。
高速増殖炉の通常運転時、原子炉容器３０内の
炉心３１で加熱されたナトリウムは、ポンプ３４
の駆動により１次冷却系配管３２を通つて中間熱
交換器１５に導かれ、２次冷却系配管３６にて中
間熱交換器１５の伝熱管１０内に供給されるナト
リウムにて冷却される。中間熱交換器１５から吐
出されたナトリウムは、１次冷却系３３を通つて
原子炉容器３０に戻される。ナトリウムは、伝熱
管１０を通過する際に加熱されて約320℃から約
510℃に昇温される。約510℃のナトリウムは、２
次冷却系配管３５を通つて蒸気発生器３８に送ら
れる。このナトリウムは、給水配管４２にて蒸気
発生器３８の伝熱管３９内に供給される給水にて
冷却され、２次冷却系配管３６に吐出される。３
７は、ポンプである。蒸気発生器３８の伝熱管３
９内を流れる給水は、ナトリウムによつて加熱さ
れ、蒸気となる。蒸気は、主蒸気管４０を通つて
タービン４３に送られる。タービン４３から排気
された蒸気は、復水器４４で凝縮され、水にな
る。この水は、給水ポンプ４７の駆動により伝熱
管３９内に戻される。通常運転時には、主蒸気弁
４５が開き、バイパス弁４６は閉じている。４１
は、バイパス配管である。
炉心３１で加熱されたナトリウムは、ポンプ３４
の駆動により１次冷却系配管３２を通つて中間熱
交換器１５に導かれ、２次冷却系配管３６にて中
間熱交換器１５の伝熱管１０内に供給されるナト
リウムにて冷却される。中間熱交換器１５から吐
出されたナトリウムは、１次冷却系３３を通つて
原子炉容器３０に戻される。ナトリウムは、伝熱
管１０を通過する際に加熱されて約320℃から約
510℃に昇温される。約510℃のナトリウムは、２
次冷却系配管３５を通つて蒸気発生器３８に送ら
れる。このナトリウムは、給水配管４２にて蒸気
発生器３８の伝熱管３９内に供給される給水にて
冷却され、２次冷却系配管３６に吐出される。３
７は、ポンプである。蒸気発生器３８の伝熱管３
９内を流れる給水は、ナトリウムによつて加熱さ
れ、蒸気となる。蒸気は、主蒸気管４０を通つて
タービン４３に送られる。タービン４３から排気
された蒸気は、復水器４４で凝縮され、水にな
る。この水は、給水ポンプ４７の駆動により伝熱
管３９内に戻される。通常運転時には、主蒸気弁
４５が開き、バイパス弁４６は閉じている。４１
は、バイパス配管である。
中間熱交換器１５は、外筒２内に内筒３を配置
し、内筒３内に設置される下部および上部管板５
および２３に多数の伝熱管１０を両端に取付け、
内筒３の中心部に下降管１６を配置したものであ
る。下降管１６は、２次冷却系配管３６に接続さ
れ、上部管板２３および下部管板５を貫通し、下
部プレナム６内に達している。上部管板２３およ
び下部管板５は、上部プレナム２４および下部プ
レナム６に存在する２次冷却系のナトリウムが、
１次冷却系側の内筒３内の空間に流出しないよう
に、内筒３および下降管１６に溶接される。下降
管１６の下端は、内筒３の底部に接触している。
しかし、下降管１６の下端と内筒３の底部は必ず
しも接触する必要はなく、それらの間に第７図に
示すように間隙３４を設けてもよい。下部管板５
より下方で内筒３内に形成される下部プレナム６
内において、下降管１６の側壁に多数の開口１７
が設けられる。すなわち、開口１７は、下部プレ
ナム６内で下降管の軸方向および円周方向に多数
配置される。外筒２に設けられる入口ノズル１８
は１次冷却配管３２に接続され、外筒２に設けら
れる出口ノズル１９は１次冷却配管３３に接続さ
れる。内筒３の上部と下部に、ナトリウムの入口
２１および出口２２が設けられる。外筒２内で入
口ノズル１８から出口ノズル１９へナトリウムが
直接流れるのを防止するために、仕切部材２０が
外筒２と内筒３に取付けられる。２５は、伝熱管
１０の支持部材である。
し、内筒３内に設置される下部および上部管板５
および２３に多数の伝熱管１０を両端に取付け、
内筒３の中心部に下降管１６を配置したものであ
る。下降管１６は、２次冷却系配管３６に接続さ
れ、上部管板２３および下部管板５を貫通し、下
部プレナム６内に達している。上部管板２３およ
び下部管板５は、上部プレナム２４および下部プ
レナム６に存在する２次冷却系のナトリウムが、
１次冷却系側の内筒３内の空間に流出しないよう
に、内筒３および下降管１６に溶接される。下降
管１６の下端は、内筒３の底部に接触している。
しかし、下降管１６の下端と内筒３の底部は必ず
しも接触する必要はなく、それらの間に第７図に
示すように間隙３４を設けてもよい。下部管板５
より下方で内筒３内に形成される下部プレナム６
内において、下降管１６の側壁に多数の開口１７
が設けられる。すなわち、開口１７は、下部プレ
ナム６内で下降管の軸方向および円周方向に多数
配置される。外筒２に設けられる入口ノズル１８
は１次冷却配管３２に接続され、外筒２に設けら
れる出口ノズル１９は１次冷却配管３３に接続さ
れる。内筒３の上部と下部に、ナトリウムの入口
２１および出口２２が設けられる。外筒２内で入
口ノズル１８から出口ノズル１９へナトリウムが
直接流れるのを防止するために、仕切部材２０が
外筒２と内筒３に取付けられる。２５は、伝熱管
１０の支持部材である。
入口ノズル１８から外筒２内に流入した１次冷
却系のナトリウムは、入口２１を通つて内筒３内
に流入する。このナトリウムは、伝熱管１０に沿
つて流下して出口２２より円筒３外に流出し、さ
らに出口ノズル１９より１次冷却配管３３内に吐
出される。２次冷却配管３６から供給される２次
冷却系のナトリウムは、下降管１６内を下降し、
多数の開口１７より下降管１６の半径方向に噴出
され、下部プレナム６内に導かれる。間隙３４
（第７図に示す。）および開口１７は、ナトリウム
を下降管１６の半径方向に噴出させる手段であ
る。下降管１６に設けられた開口１７の直径は、
下降管１６の軸方向において同じである。このた
め、噴出するナトリウム流量は、下降管１６の下
端側にある開口１７程多くなる。下部プレナム６
に噴出されたナトリウムは、伝熱管１０を通つて
上部管板２３の上方にある上部プレナム２４内に
流入し、その後、２次冷却配管３５内に流出す
る。
却系のナトリウムは、入口２１を通つて内筒３内
に流入する。このナトリウムは、伝熱管１０に沿
つて流下して出口２２より円筒３外に流出し、さ
らに出口ノズル１９より１次冷却配管３３内に吐
出される。２次冷却配管３６から供給される２次
冷却系のナトリウムは、下降管１６内を下降し、
多数の開口１７より下降管１６の半径方向に噴出
され、下部プレナム６内に導かれる。間隙３４
（第７図に示す。）および開口１７は、ナトリウム
を下降管１６の半径方向に噴出させる手段であ
る。下降管１６に設けられた開口１７の直径は、
下降管１６の軸方向において同じである。このた
め、噴出するナトリウム流量は、下降管１６の下
端側にある開口１７程多くなる。下部プレナム６
に噴出されたナトリウムは、伝熱管１０を通つて
上部管板２３の上方にある上部プレナム２４内に
流入し、その後、２次冷却配管３５内に流出す
る。
本実施例の下部プレナム６内のナトリウムの流
動状態を第５図に示す。軸方向に設けられた各開
口１７から噴出されたナトリウム流は、第５図に
示すように並行流となり、下部プレナム６内で並
行流のまま水平方向の流れ（下降管１６の半径方
向の流れ）から上昇流（下降管１６軸方向の流
れ）へと流れの向きが変わる。このため、下部プ
レナム６内には、ナトリウムの渦が発生しない。
下部プレナム６は、下降管１６内を下降するナト
リウムの流れを上昇流に変換する機能を有する。
タービントリツプが生じて給水ポンプ４７の駆動
が停止されると、蒸気発生器３８の伝熱管３９内
への給水の供給が停止される。蒸気発生器３８で
の２次冷却系のナトリウムの冷却がなされない。
２次冷却系のナトリウムは、高温（約510℃）の
まま下降管１６を通して下部プレナム６内に噴出
され、並行に流れる。下部プレナム６内の低温ナ
トリウム（約320℃）は、高温ナトリウムの並行
流によつて下部プレナム６外に押される。高温ナ
トリウムが流入した時に下部プレナム６が受ける
熱衝撃の度合いは、中間熱交換器１とほぼ同じで
ある。しかし、中間熱交換器１５は、下部プレナ
ム６内に低温ナトリウムの渦が発生しないので、
高速増殖炉の運転を停止するたびに中間熱交換器
１のような高サイクルの熱衝撃を受けない。この
ため、中間熱交換器１５に生じる熱疲労が著しく
軽減される。
動状態を第５図に示す。軸方向に設けられた各開
口１７から噴出されたナトリウム流は、第５図に
示すように並行流となり、下部プレナム６内で並
行流のまま水平方向の流れ（下降管１６の半径方
向の流れ）から上昇流（下降管１６軸方向の流
れ）へと流れの向きが変わる。このため、下部プ
レナム６内には、ナトリウムの渦が発生しない。
下部プレナム６は、下降管１６内を下降するナト
リウムの流れを上昇流に変換する機能を有する。
タービントリツプが生じて給水ポンプ４７の駆動
が停止されると、蒸気発生器３８の伝熱管３９内
への給水の供給が停止される。蒸気発生器３８で
の２次冷却系のナトリウムの冷却がなされない。
２次冷却系のナトリウムは、高温（約510℃）の
まま下降管１６を通して下部プレナム６内に噴出
され、並行に流れる。下部プレナム６内の低温ナ
トリウム（約320℃）は、高温ナトリウムの並行
流によつて下部プレナム６外に押される。高温ナ
トリウムが流入した時に下部プレナム６が受ける
熱衝撃の度合いは、中間熱交換器１とほぼ同じで
ある。しかし、中間熱交換器１５は、下部プレナ
ム６内に低温ナトリウムの渦が発生しないので、
高速増殖炉の運転を停止するたびに中間熱交換器
１のような高サイクルの熱衝撃を受けない。この
ため、中間熱交換器１５に生じる熱疲労が著しく
軽減される。
中間熱交換器１５の半径方向における各伝熱管
１０内のナトリウム流量の分布を第６図に示す。
Ｒは内筒３の半径、ｒは内筒３の軸心から各伝熱
管１０の軸心までの距離である。本実施例では、
δnaxが1.10となり、中間熱交換器１よりもさらに
各伝熱管１０内を流れるナトリウム流量が均一化
される。
１０内のナトリウム流量の分布を第６図に示す。
Ｒは内筒３の半径、ｒは内筒３の軸心から各伝熱
管１０の軸心までの距離である。本実施例では、
δnaxが1.10となり、中間熱交換器１よりもさらに
各伝熱管１０内を流れるナトリウム流量が均一化
される。
本実施例は、下降管１６の一部を下部プレナム
６内に延長するだけでよく、構造が著しく単純で
ある。
６内に延長するだけでよく、構造が著しく単純で
ある。
下降管１６の下端が下部プレナム６の底面に接
触しているので、開口１７からナトリウムが噴出
する時の下降管１６の振動を防止できる。又、下
降管１６の下端を下部プレナム６の底部内壁面に
取り付ければ、下降管１６の振動はより良く防止
できる。
触しているので、開口１７からナトリウムが噴出
する時の下降管１６の振動を防止できる。又、下
降管１６の下端を下部プレナム６の底部内壁面に
取り付ければ、下降管１６の振動はより良く防止
できる。
第７図に示す実施例のように間隙３４を設ける
場合、下降管１６の先端と下部プレナム６の内壁
との間の距離は、第４図に示す下部管板５の下面
と下部プレナム６の底面との間に存在する下降管
１６部分の高さの10％以下にすることが望まし
い。10％以上になると、下部プレナム６内にナト
リウムの渦が発生する恐れがある。
場合、下降管１６の先端と下部プレナム６の内壁
との間の距離は、第４図に示す下部管板５の下面
と下部プレナム６の底面との間に存在する下降管
１６部分の高さの10％以下にすることが望まし
い。10％以上になると、下部プレナム６内にナト
リウムの渦が発生する恐れがある。
第８図は、本発明の他の実施例である中間熱交
換器である。この中間熱交換器３０は、中間熱交
換器１５の下部プレナム６内に多数の開口３２を
有するリング３１を配置したものである。リング
３１は、内筒３の内壁に取付けられる。その他の
構造は、中間熱交換器１５と同じである。本実施
例は、中間熱交換器１５と同様な効果が得られ
る。本実施例は、リング３１の影響により、中間
熱交換器１５よりもナトリウムの流量分配がより
均一になる（δnax＝1.095）。本実施例の下部プレ
ナム６内におけるナトリウムの流動状態を第９図
に示す。リング３１によつて外周部の伝熱管１０
へのナトリウムの流入が抑制されているのがわか
る。
換器である。この中間熱交換器３０は、中間熱交
換器１５の下部プレナム６内に多数の開口３２を
有するリング３１を配置したものである。リング
３１は、内筒３の内壁に取付けられる。その他の
構造は、中間熱交換器１５と同じである。本実施
例は、中間熱交換器１５と同様な効果が得られ
る。本実施例は、リング３１の影響により、中間
熱交換器１５よりもナトリウムの流量分配がより
均一になる（δnax＝1.095）。本実施例の下部プレ
ナム６内におけるナトリウムの流動状態を第９図
に示す。リング３１によつて外周部の伝熱管１０
へのナトリウムの流入が抑制されているのがわか
る。
本発明の他の実施例を第１０図に示す。本実施
例は、開口１７の直径が上部ほど大きい。このた
め、各開口１７から流出するナトリウム流量は、
等しくなる。本実施例においても、中間熱交換器
１５と同様な効果が得られる。本実施例のδnax
は、1.16である。
例は、開口１７の直径が上部ほど大きい。このた
め、各開口１７から流出するナトリウム流量は、
等しくなる。本実施例においても、中間熱交換器
１５と同様な効果が得られる。本実施例のδnax
は、1.16である。
第１１図も、本発明の他の実施例の下部プレナ
ム内のナトリウム流動状態を示している。本実施
例では、上部の開口１７の直径が第１０図の実施
例のものよりも大きく、開口１７から噴出するナ
トリウム流量は、上部へいく程多くなつている。
本実施例でも、中間熱交換器１５と同様な効果が
得られる。なお、δnaxは、1.18である。
ム内のナトリウム流動状態を示している。本実施
例では、上部の開口１７の直径が第１０図の実施
例のものよりも大きく、開口１７から噴出するナ
トリウム流量は、上部へいく程多くなつている。
本実施例でも、中間熱交換器１５と同様な効果が
得られる。なお、δnaxは、1.18である。
また、下降管１６に設ける開口１７の直径を下
端からある位置まで同一にし、それより上方に向
うとともに増大させてもよい。ナトリウムの噴出
流量は、開口１７の直径が同一である領域では下
部ほど多く、開口１７の変化する上部では一様に
なつている。本実施例でも、中間熱交換器１５と
同一の効果を得る。δnaxは、1.12である。
端からある位置まで同一にし、それより上方に向
うとともに増大させてもよい。ナトリウムの噴出
流量は、開口１７の直径が同一である領域では下
部ほど多く、開口１７の変化する上部では一様に
なつている。本実施例でも、中間熱交換器１５と
同一の効果を得る。δnaxは、1.12である。
第１２図に、参考的に他の従来例を示す。本例
は、第１図の従来例から整流板７を取外したもの
である。この中間熱交換器は、δnaxが1.39とな
り、しかも下部プレナム内に渦が発生する。従つ
て本例では、ナトリウムの流量配分が不均一とな
り、高サイクルの熱衝撃も加えられる。前述した
本発明の各々の実施例は、本例に比べて著しく優
れている。
は、第１図の従来例から整流板７を取外したもの
である。この中間熱交換器は、δnaxが1.39とな
り、しかも下部プレナム内に渦が発生する。従つ
て本例では、ナトリウムの流量配分が不均一とな
り、高サイクルの熱衝撃も加えられる。前述した
本発明の各々の実施例は、本例に比べて著しく優
れている。
本発明によれば、構造材が高サイクルの熱衝撃
を減少でき、材料の熱疲労が著しく軽減される。
を減少でき、材料の熱疲労が著しく軽減される。
第１図は従来の中間熱交換器の下部の縦断面
図、第２図は第１図の下部プレナム内のナトリウ
ム流動状態を示す説明図、第３図は高速増殖炉プ
ラントの系統図、第４図は第３図に示す本発明の
好適な一実施例の縦断面図、第５図は第４図の下
部プレナム内のナトリウム流動状態を示す説明
図、第６図は第４図の中間熱交換器の伝熱管への
ナトリウム配分を示す特性図、第７図および第８
図は本発明の他の実施例の下部の縦断面図、第９
図、第１０図および第１１図は本発明の他の実施
例における下部プレナム内のナトリウム流動状態
を示す説明図、第１２図の従来の他の中間熱交換
器の下部プレナム内のナトリウム流動状態を示す
説明図である。 ２……外筒、３……内筒、５……下部管板、６
……下部プレナム、１０……伝熱管、１５……中
間熱交換器、１６……下降管、１７……開口、２
３……上部管板。
図、第２図は第１図の下部プレナム内のナトリウ
ム流動状態を示す説明図、第３図は高速増殖炉プ
ラントの系統図、第４図は第３図に示す本発明の
好適な一実施例の縦断面図、第５図は第４図の下
部プレナム内のナトリウム流動状態を示す説明
図、第６図は第４図の中間熱交換器の伝熱管への
ナトリウム配分を示す特性図、第７図および第８
図は本発明の他の実施例の下部の縦断面図、第９
図、第１０図および第１１図は本発明の他の実施
例における下部プレナム内のナトリウム流動状態
を示す説明図、第１２図の従来の他の中間熱交換
器の下部プレナム内のナトリウム流動状態を示す
説明図である。 ２……外筒、３……内筒、５……下部管板、６
……下部プレナム、１０……伝熱管、１５……中
間熱交換器、１６……下降管、１７……開口、２
３……上部管板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 上下一対の管板と、前記上下両管板に両端が
取付けられた複数の伝熱管と、前記下管板の真下
に設けられた底部が外周囲へゆくほどに上方へ曲
げて曲面に形成されて第１流体を前記各伝熱管へ
導く下部プレナムと、前記上下両管板の中央近傍
を貫いており前記下部プレナムに吐出口が開口し
て前記第１流体を上方から下方へ流す上下に長い
下降管と、前記第１流体と熱交換する第２流体を
前記伝熱管の周囲に流す通路とから成る熱交換器
において、前記下降管を前記下部プレナム底部に
まで延長してその延長部を前記下部プレナム内に
備え、前記延長部の円周側壁に円周方向と上下方
向とに分散して前記第１流体の前記下部プレナム
内への吐出開口を複数個備えることを特徴とした
熱交換器。 ２ 前記延長部の下端が、前記下部プレナムの底
部内壁面から前記延長部の10％の長さ以下の隙間
を生じる前記底部内壁近傍または前記底部内壁に
接する位置に達している特許請求の範囲第１項記
載の熱交換器。 ３ 前記延長部の上下方向に設けられた複数の前
記吐出開口の断面積を前記延長部の上部に行く程
大きくした特許請求の範囲第１項または第２項記
載の熱交換器。 ４ 前記下部プレナムが、その内部に前記下部プ
レナム外周部の前記第１流体の流れを抑制する手
段を有している特許請求の範囲第１項記載の熱交
換器。 ５ 前記流れ抑制手段が、前記下部プレナム内の
外周部に配置された多数の孔を有するリングであ
る特許請求の範囲第４項記載の熱交換器。 ６ 前記延長部の下部プレナム底部側の端を前記
下部プレナム底部内壁に取り付けたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の熱交換器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57039491A JPS58158498A (ja) | 1982-03-15 | 1982-03-15 | 熱交換器 |
| EP83102421A EP0089027B1 (en) | 1982-03-15 | 1983-03-11 | Heat exchanger |
| DE8383102421T DE3364017D1 (en) | 1982-03-15 | 1983-03-11 | Heat exchanger |
| US06/475,556 US4602682A (en) | 1982-03-15 | 1983-03-15 | Heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57039491A JPS58158498A (ja) | 1982-03-15 | 1982-03-15 | 熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58158498A JPS58158498A (ja) | 1983-09-20 |
| JPS6337880B2 true JPS6337880B2 (ja) | 1988-07-27 |
Family
ID=12554516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57039491A Granted JPS58158498A (ja) | 1982-03-15 | 1982-03-15 | 熱交換器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4602682A (ja) |
| EP (1) | EP0089027B1 (ja) |
| JP (1) | JPS58158498A (ja) |
| DE (1) | DE3364017D1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5323851A (en) * | 1993-04-21 | 1994-06-28 | Wynn's Climate Systems, Inc. | Parallel flow condenser with perforated webs |
| US7140328B2 (en) * | 2002-03-11 | 2006-11-28 | Ztek Corporation | Miniature vaporizers for use with chemical converters and energy devices |
| CN101688694B (zh) * | 2007-07-05 | 2011-09-07 | Ib.Ntec公司 | 通过压力流体穿过多个管体的流动产生热的装置和使用该装置的热力系统 |
| US11306978B2 (en) * | 2014-09-05 | 2022-04-19 | 2078095 Ontario Limited | Heat recovery apparatus and method |
| CN106871672B (zh) * | 2017-02-22 | 2019-08-06 | 广州力润机电设备有限公司 | 一种高效节能的直通形状的热交换结构 |
| US11859832B2 (en) | 2021-06-22 | 2024-01-02 | 2078095 Ontario Limited | Gray water heat recovery apparatus and method |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2097602A (en) * | 1936-03-06 | 1937-11-02 | Warren Webster & Co | Radiator |
| FR1253859A (fr) * | 1959-12-29 | 1961-02-17 | France Etat | Perfectionnements apportés aux installations nucléaires de puissance |
| GB1027195A (en) * | 1963-11-07 | 1966-04-27 | Metallurg Engineers Ltd | Improvements in heat exchangers |
| US3437077A (en) * | 1966-01-21 | 1969-04-08 | Babcock & Wilcox Co | Once-through vapor generator |
| FR1511662A (fr) * | 1966-12-23 | 1968-02-02 | Commissariat Energie Atomique | Réacteur nucléaire refroidi par un liquide |
| US3827484A (en) * | 1970-02-04 | 1974-08-06 | W Wolowodiuk | Liquid metal heat exchanger |
| US3812824A (en) * | 1971-03-04 | 1974-05-28 | Foster Wheeler Corp | Sodium-heated steam generator |
| US3776302A (en) * | 1972-02-14 | 1973-12-04 | Westinghouse Electric Corp | Tube and shell heat exchanger |
| US3776199A (en) * | 1972-05-05 | 1973-12-04 | Hy Way Heat Systems | Regenerative heat exchanger |
| FR2391421A1 (fr) * | 1977-05-16 | 1978-12-15 | Commissariat Energie Atomique | Generateur de vapeur a circulation forcee |
| DE2725877A1 (de) * | 1977-06-08 | 1978-12-21 | Interatom | Waermetauscher fuer aggressive medien |
| FR2402176A2 (fr) * | 1977-09-05 | 1979-03-30 | Commissariat Energie Atomique | Echangeur de chaleur, notamment generateur de vapeur chauffe au sodium liquide |
| FR2452687A1 (fr) * | 1979-03-28 | 1980-10-24 | Stein Industrie | Echangeur de chaleur a zone centrale avec conduits coaxiaux et zone d'echange peripherique |
| JPS5642690A (en) * | 1979-09-14 | 1981-04-20 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Automatic page delivering device |
| JPS6324396Y2 (ja) * | 1980-08-25 | 1988-07-04 | ||
| JPS5929799B2 (ja) * | 1981-02-16 | 1984-07-23 | 株式会社東芝 | 熱交換器 |
| FR2509841B1 (fr) * | 1981-07-17 | 1986-07-18 | Creusot Loire | Perfectionnement aux generateurs de vapeur du type sodium-eau |
-
1982
- 1982-03-15 JP JP57039491A patent/JPS58158498A/ja active Granted
-
1983
- 1983-03-11 EP EP83102421A patent/EP0089027B1/en not_active Expired
- 1983-03-11 DE DE8383102421T patent/DE3364017D1/de not_active Expired
- 1983-03-15 US US06/475,556 patent/US4602682A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0089027B1 (en) | 1986-06-11 |
| EP0089027A1 (en) | 1983-09-21 |
| JPS58158498A (ja) | 1983-09-20 |
| DE3364017D1 (en) | 1986-07-17 |
| US4602682A (en) | 1986-07-29 |
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