Устройство для нагрева теплоносителя
Владельцы патента RU 2251055:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации Научно-исследовательский институт атомных реакторов" (RU)
Изобретение предназначено для применения в технике нагревательных устройств, а именно для использования в ядерных реакторах. Устройство для нагрева теплоносителя включает корпус из двух оболочек, нагреватели, входной и выходной патрубки, причем наружная и внутренняя оболочки корпуса соединены между собой пружиной таким образом, что образована винтовая щель для прохода теплоносителя, нагреватели выполнены в виде медных секторов с размещенными внутри них электронагревателями кабельного типа, а по центральной оси устройства расположена цанга с запорной втулкой для прижима нагревателей к корпусу. Изобретение позволяет разработать более надежное, быстродействующее и ремонтоспособное нагревательное устройство. 2 ил.
Заявляемое изобретение относится преимущественно к атомной энергетике и может быть использовано на атомных станциях, в петлевых установках исследовательских реакторов, а также может использоваться в любой отрасли промышленности, где необходимо быстро и безопасно нагреть теплоноситель до высоких параметров.
Большинство исследовательских ядерных реакторов оснащено петлевыми установками (ПУ) с различными теплоносителями, предназначенными для проведения реакторных испытаний материалов. Поддержание требуемых температурных характеристик теплоносителя осуществляется его разогревом в различных нагревательных устройствах, размеченных в контуре ПУ, главным образом, в виде футерованных шахтных печей цилиндрической или прямоугольной формы, во внутренний объем которых погружается технологический трубчатый змеевик с протекающим в нем нагреваемым теплоносителем. Примером таких нагревателей могут служить электропечи СКБ-5081, СКВ-5073, реакторы СМ-3 для нагрева водяного теплоносителя до t=320°С, изготовленные трестом "Электропеч″, г.Москва. При давлении в петле 18 мПа нагрев содержимого змеевика в таких шахтных печах осуществляется теплообменом излучения между поверхностью змеевика и греющими спиралями сопротивления, закрепленными на внутренней поверхности футеровки (ТЭНами).
Недостатками шахтных нагревателей являются:
1) очень большая тепловая емкость футеровки, что приводит к выкипанию теплоносителя в змеевике и росту давления в петле при аварийных прекращениях расхода теплоносителя;
2) необходима большая длительность расхолаживания петли в целом при охлаждении футеровки, теплоемкость которой велика;
3) затрудненность обслуживания шахтного объема при периодических освидетельствованиях змеевика вследствие ограниченности доступа к нему.
Кроме того, серийные ТЭНы общепромышленного применения (ГОСТ 13268-88), используемые для изготовления змеевиков, также имеют недостатки:
1) поскольку ТЭНы размещают непосредственно в рабочей среде, их требуется уплотнять;
2) при выходе ТЭНа из строя (короткое замыкание, например) рабочая среда высоких параметров проникает наружу и создает аварийную ситуацию;
3) для ТЭНП (патронные ТЭНы) требуются хорошо обработанные поверхности как самого патрона, так и оболочки ТЭНПа. Без наличия требуемых поверхностей они окисляются, теплопроводность ухудшается, о значит снижается и эффективность работы нагревателя.
Целью заявляемого изобретения "Устройство для нагрева теплоносителя" в петлевых установках исследовательских реакторов является устранение перечисленных недостатков, соответственно разработка более надежного, быстродействующего и ремонтоспособного нагревательного устройства.
Поставленная цель достигается в устройстве для нагрева теплоносителя, включающем корпус из двух оболочек, нагреватели, входной и выходной патрубки, причем согласно изобретению наружная и внутренняя оболочки корпуса соединены между собой пружиной таким образом, что образована винтовая щель для прохода теплоносителя, нагреватели выполнены в виде медных секторов с размещенными внутри них электронагревателями кабельного типа, а по центральной оси устройства расположена цанга с запорной втулкой для прижима нагревателей к корпусу.
Таким образом, в устройстве применены электронагреватели кабельного типа, заключенные в нагревающие медные сектора. Сектора цангой прижимаются к внутренней оболочке корпуса, который состоит из наружной и внутренней оболочек, соединенных между собой пружиной таким образом, что образована винтовая цель для прохода теплоносителя.
Существенными отличиями заявляемого изобретения от общеизвестных, чаще муфельных, печей являются исполнение нагревательных элементов в виде медных секторов с вмонтированными в них твэлами, что позволяет легко и быстро заменить их при выходе из строя. Сектора цангой прижимаются к корпусу, выполненному из двух оболочек, между которыми по винтовой цели проходит нагреваемый теплоноситель.
Заявляемая совокупность существенных признаков в патентной и научно-технической литературе не обнаружена. С учетом того, что она (совокупность признаков) позволяет получить значительный технический эффект - улучшить ремонтоспособность нагревателя, его эксплуатационные характеристики - можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию изобретательский уровень.
На фиг.1 и 2 изображено заявляемое устройство для нагрева теплоносителя.
Оно состоит из наружной оболочки 1, внутренней оболочки 2, соединяющей их пружины 3, кольца 4, дна 5, греющих секторов 6, входного 7 и выходного 8 патрубков, электронагревателей 9, цанги 10, втулки 11, гайки 12, винта 13, гайки 14, японки 15.
Устройство работает следующим образом. Патрубками 7 и 8 устройство подсоединяется к системе. Устанавливаются греющие сектора 6, устанавливаются цанга 10, втулка 11, винт 13, гайки 12, 14. Гайкой 12, втулкой 11, цангой 10 греющие сектора 6 прижимаются к внутренней оболочке 2. Подключаются эл. нагреватели 9 к источнику тока. Систему выводят на параметры, включая эл. нагреватели, и измеряются необходимые характеристики.
Устройство для нагрева теплоносителя, включающее корпус из двух оболочек, нагреватели, входной и выходной патрубки, отличающееся тем, что наружная и внутренняя оболочки корпуса соединены между собой пружиной таким образом, что образована винтовая щель для прохода теплоносителя, нагреватели выполнены в виде медных секторов с размещенными внутри них электронагревателями кабельного типа, а по центральной оси устройства расположена цанга с запорной втулкой для прижима нагревателей к корпусу.
