Applicazione di scambiatore a piastre in CARR
Applicazione dello scambiatore di calore a piastre di ingegneria nucleare in CARR Han Haifen, Zhang Jinshan, Jiang Baihua, Zhuang Yi (Reactor Engineering Research and Design Institute of B * Zi Energy Research Institute, Beijing, 102413) Abstract: Focus sullo scambio di acqua pesante nel progetto CARR Selezione di scambiatori di calore e scambiatori di calore principali e processo di progettazione. Attraverso il confronto tra sicurezza ed economia, si può vedere che lo scambiatore di calore a piastre è superiore allo scambiatore di calore a mantello. L'applicazione dello scambiatore di calore a piastre nel sistema ha una classificazione per il progetto futuro: TL353+. 丨 3 1 Il sistema di raffreddamento del reattore del China Advanced Research Reactor (CARR), il sistema di raffreddamento ad acqua pesante, il sistema di raffreddamento del nucleo di emergenza è CARR Important system.
Il sistema di raffreddamento del reattore trasporta il calore del nucleo attraverso il refrigerante e trasferisce il calore al sistema di raffreddamento secondario dell'acqua utilizzando lo scambiatore di calore principale. La parte extra-esterna del sistema è costituita da quattro gruppi di pompe di circolazione principali, scambiatori di calore principali e valvole e linee associate in parallelo.
Il sistema di raffreddamento ad acqua pesante utilizza due castagne d'acqua pesante per trasportare l'acqua pesante nel serbatoio dell'acqua pesante al serbatoio dell'acqua pesante attraverso lo scambiatore di calore dell'acqua pesante e trabocca nel serbatoio dell'acqua pesante attraverso l'uscita del serbatoio dell'acqua pesante per forma un circuito di circolazione dell'acqua pesante e trasmette il calore del serbatoio dell'acqua pesante al secondo sistema dell'acqua di raffreddamento secondario.
La funzione del sistema di raffreddamento del nucleo di emergenza è di garantire che il nucleo sia adeguatamente raffreddato durante le condizioni di incidente del reattore, mantenendo la temperatura del nucleo entro limiti di sicurezza e prevenendo il danneggiamento dell'elemento combustibile.
I tre importanti sistemi di cui sopra richiedono tutti scambiatori di calore per il trasferimento di calore. Pertanto, lo scambiatore di calore è l'apparecchiatura chiave del sistema e la sua qualità gioca un ruolo importante nello svolgimento delle funzioni del sistema.
2 Design dello scambiatore di calore Poiché il mezzo nello scaldacqua pesante è l'acqua pesante e l'acqua di raffreddamento secondaria, il mezzo nello scambiatore di calore principale e nello scambiatore di calore ad acqua è acqua deionizzata e acqua di raffreddamento secondaria, per fluidi diversi, anche i requisiti per la tenuta sono diverso. Pertanto, il progetto dello scambiatore di calore sarà descritto in base al progetto degli scambiatori di calore ad acqua di diverso peso del mezzo, il progetto dello scambiatore di calore principale e dello scambiatore di calore ad acqua.
2.1 Progettazione del trasferimento di calore dell'acqua pesante A causa del prezzo elevato dell'acqua pesante, è radioattiva dopo essere stata irradiata dai neutroni. Al fine di evitare la fuoriuscita di acqua pesante e prevenire l'inquinamento radioattivo nell'ambiente, il design dello scambiatore di calore ad acqua pesante deve avere le caratteristiche di protezione sigillabile, radioattiva e di piccolo volume.
2.1.1 Il design della protezione radioattiva ha due aspetti principali: 1 per prevenire perdite interne. È necessario assicurarsi che la pressione sul lato acqua leggera sia maggiore della pressione sul lato acqua pesante, in modo che una volta che l'acqua leggera fuoriesca, fuoriesca nell'acqua pesante e l'ambiente non sia inquinato; 2 per evitare perdite. Da incorporare nella progettazione strutturale dello scambiatore di calore. 2.1.2 Selezione del materiale Quando si determina il materiale, vengono principalmente considerate la chimica dell'acqua del fluido, la compatibilità elettrochimica e termica con il materiale di contatto, la resistenza all'erosione e alla corrosione, la resistenza alle radiazioni e le proprietà di lavorazione (inclusa la saldabilità). , malleabilità, ecc. Sulla base dei requisiti di cui sopra, il materiale principale dello scambiatore di calore è 0Crl8Nil0Ti e il materiale del serbatoio dell'acqua secondario è 20 acciaio, che è coerente con il materiale della tubazione del sistema ad anello. 2.1.3 Struttura e materiale dello scambiatore di calore 2.1.3. 结构 Progettazione strutturale della fase di progettazione preliminare La progettazione preliminare dello scambiatore di calore ad acqua pesante utilizza uno scambiatore di calore a mantello orizzontale, in controcorrente, a singolo passaggio. Lo scambiatore di calore ha una ricca esperienza di funzionamento e l'acqua di raffreddamento secondaria scorre attraverso il tubo interno e l'acqua pesante scorre all'indietro attraverso lo spazio anulare tra il tubo interno e il tubo esterno, in modo che il trasferimento di calore dell'elio possa essere ottenuto con la quantità minima di riempimento di acqua pesante. efficacia.
2.1.3.2 Determinazione degli scambiatori di calore a piastre Durante la progettazione costruttiva, è noto che AFLAF ha una lunga storia nella produzione di scambiatori di calore a piastre per acqua pesante e vanta un'esperienza di progettazione, lavorazione e produzione ricca e affidabile.
Rispetto allo scambiatore di calore dell'involucro, lo scambiatore di calore a piastre è facile da montare e smontare, il che è vantaggioso per la pulizia e la disincrostazione, la bassa frequenza di pulizia, il tempo di pulizia basso, nessuna necessità di ispezioni regolari e bassa percentuale di guasti. Quando il materiale strutturale della piastra è metallo, la superficie di trasferimento del calore dell'unità è più economica del tubo. A causa dell'elevato grado di turbolenza del fluido nel canale di flusso, la possibilità di sporcizia nello scambiatore di calore è notevolmente ridotta e il coefficiente di trasferimento del calore è relativamente alto. La sua struttura è mostrata nella Figura 丨. I parametri dei due scambiatori di calore vengono confrontati come mostrato nella tabella 1.
Tabella 12 Confronto dei vari parametri degli scambiatori di calore Tabella parametri involucro scambiatore di calore per scambio di acqua pesante 1 acqua secondaria lato acqua pesante acqua secondaria * lavoro termico * / MW portata / m3 popolazione / * c cascata export / resistenza T l * / m ( colonna d'acqua) ingombro del materiale liquido (lunghezza X larghezza y numero / tabella dello scambiatore di calore dalla tabella si può constatare che lo scambiatore di calore a piastre presenta i seguenti vantaggi rispetto allo scambiatore di calore dell'involucro: (1) dimensioni ridotte, l'ingombro ridotto riduce l'investimento di fondi.
I costi operativi sono bassi. Poiché lo scambiatore di calore ad acqua pesante adotta un tipo controcorrente, al fine di ridurre le perdite radioattive, è necessario assicurarsi che la pressione lato acqua leggera sia maggiore della pressione lato acqua pesante, ovvero la pressione di uscita dell'acqua secondaria sia la pressione di ingresso dell'acqua pesante. Non è difficile vedere dalla tabella 1 che l'uso dello scambiatore di calore a piastre riduce l'alzata della pompa dell'acqua pesante e della pompa dell'acqua secondaria di 25,7 me 19. 86 m, rispettivamente, e riduce la portata dell'acqua di raffreddamento secondario rispettivamente di 674 m3 / h. Spese operative.
Lo scambiatore di calore ad acqua pesante è stato cambiato dal tipo di involucro al tipo a piastra, ed è stato cambiato dai 2 set originali a 1 set, che ha salvato 21 valvole e dozzine di condutture grandi e piccole, e ha cambiato le specifiche di alcuni tubi dall'originale<> 219x8. È 4> 159x6, che semplifica il layout della pipeline. È più facile e più conveniente da revisionare. Riduce il pericolo nascosto di perdite di acqua pesante e fa risparmiare 1,8 m3 di acqua pesante (per un valore di 3,96 milioni di RMB).
La manutenzione e la pulizia sono più facili e convenienti.
Il prezzo è basso. Il costo totale di produzione, lavorazione e progettazione degli scambiatori di calore a piastre è di circa 75.000 euro (750.000 yuan), mentre il prezzo di lavorazione degli scambiatori di calore a carcassa è di circa 1,5 milioni di yuan per unità. Il costo totale della macchina raggiungerà i 3 milioni di yuan.
Attraverso l'analisi di cui sopra, il progetto originale dello scambiatore di calore dell'involucro è stato sostituito da uno scambiatore di calore a piastre nella fase di progettazione costruttiva.
2.1.3.3 Selezione del materiale dello scambiatore di calore a piastre Anche la scelta del materiale della piastra e del materiale della guarnizione è molto importante. In base all'indice di qualità dell'acqua del fluido, si determina che la piastra seleziona ancora 0Crl8Nil0Ti e la guarnizione seleziona NBR (gomma acrilonitrile butadiene). Gli esperti del Codex AFLAF ritengono che nell'applicazione di sistemi ad acqua pesante, lo scambiatore di calore a piastre convenzionale sia sufficiente per garantire che non sanguini, perché l'acqua pesante non causa alcuna corrosione alla guarnizione. Di solito, la guarnizione utilizzata in acque pesanti 5 Deve essere sostituita solo una volta all'anno o giù di lì. Considerando l'impatto delle perdite di acqua pesante sull'ambiente e alcune perdite economiche, è stato selezionato uno scambiatore di calore a piastre semisaldate, ovvero due piastre per la circolazione dell'acqua pesante sono state sigillate mediante sigillatura laser e due dell'acqua di raffreddamento secondaria sono state fatte circolare. Le piastre sono collegate da guarnizioni convenzionali, rendendo il design più sicuro, più economico, più ragionevole e più avanzato. La struttura della saldatura della tenuta è come mostrato.
2.2 Progettazione dello scambiatore di calore principale e dello scambiatore di calore dell'acqua della piscina Poiché il mezzo fluido nello scambiatore di calore principale e nello scambiatore di calore dell'acqua della piscina sono sia acqua deionizzata che acqua di raffreddamento secondaria, lo scambiatore di calore principale è un secondario sicuro, lo scambiatore di calore dell'acqua della piscina Per gradi legati alla sicurezza, la descrizione del progetto qui è solo per lo scambiatore di calore principale.
Il modello selezionato per lo scambiatore di calore principale è M30 * FD. Questo scambiatore di calore è lo stesso tipo dello stesso scambiatore di calore utilizzato da HANARO in Corea. Lo scambiatore di calore è stato utilizzato per diversi anni e la sua esperienza merita di essere appresa. Durante il periodo di 10 anni, la guarnizione è stata sostituita due volte.
Zhang Zhanli (1976-), maschio, assistente ingegnere. Nel 1997 si è laureato alla Beijing Nuclear Industry School con una specializzazione in ingegneria e test di reattori nucleari. Ora sto lavorando all'ingegneria dei reattori.
Fan Yuerong (1970-), donna, ingegnere. 丨 Laureato presso il processo di fabbricazione meccanica e le attrezzature della Jimei University di Xiamen nel 996. Ora dal progetto di ingegneria del reattore ... Dai Shoutong (1974-), maschio, zolfo. Nel 2006 si è laureato alla China Academy of Atomic Energy con una specializzazione in ingegneria e scienza dei reattori. Ora dall'analisi meccanica delle tubazioni del reattore.
(Editore: Liu Jun) (Continua da pagina 85) Infatti il ciclo di sostituzione della guarnizione dipende dal funzionamento dello scambiatore di calore, perché la guarnizione si fissa nella scanalatura dello scambiatore di calore premendo, ed è pressurizzata. Dopo che si è verificata la deformazione, non tornerà allo stato originale, quindi se non ci sono perdite durante il funzionamento o lo scambiatore di calore non può soddisfare l'efficienza di trasferimento del calore, non smontare la piastra di trasferimento del calore 3. L'applicazione del calore della piastra scambiatore nel reattore di ricerca domestico Per la prima volta il dispositivo è attualmente in fase di installazione. A causa dell'ingombro ridotto, del basso costo di esercizio, del lungo periodo di manutenzione e della facilità di manutenzione e del basso investimento, è ragionevole ritenere che lo scambiatore di calore a piastre sia ulteriormente applicato nel campo dei reattori di ricerca.
Han Haifen (1972-), donna, ingegnere. Nel 1997 si è laureato in macchinari chimici presso lo Zhongnan Institute of Technology.
Zhang Jinshan (1974-), maschio, ingegnere. Nel 1998 si è laureato in ingegneria termica alla Harbin Engineering University.
Jiang Baihua (1977-), donna, ingegnere. Nel 2000 si è laureato in ingegneria nucleare alla Harbin Engineering University.
(Editore: Liu Jun)
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