Aplicación del intercambiador de calor de placas en CARR
Aplicación del intercambiador de calor de placas de ingeniería de energía nuclear en CARR Han Haifen, Zhang Jinshan, Jiang Baihua, Zhuang Yi (Instituto de Investigación y Diseño de Ingeniería de Reactores del Instituto de Investigación de Energía B * Zi, Beijing, 102413) Resumen: Enfoque en el intercambio de agua pesada en el proyecto CARR Selección de intercambiadores de calor y principales intercambiadores de calor y proceso de diseño. Mediante comparaciones entre seguridad y economía, se puede ver que el intercambiador de calor de placas es superior al intercambiador de calor de carcasa. La aplicación del intercambiador de calor de placas en el sistema tiene una clasificación para el diseño futuro: TL353+. 丨 3 1 El sistema de refrigeración del reactor de China Advanced Research Reactor (CARR), el sistema de refrigeración por agua pesada, el sistema de refrigeración del núcleo de emergencia es un sistema importante CARR.
El sistema de refrigeración del reactor transporta el calor del núcleo a través del refrigerante y transfiere calor al sistema de agua de refrigeración secundario mediante el intercambiador de calor principal. La parte extraexterna del sistema consta de cuatro conjuntos de bombas de circulación principales, intercambiadores de calor principales y válvulas y líneas asociadas en paralelo.
El sistema de enfriamiento de agua pesada utiliza dos castañas de agua pesada para transportar el agua pesada en el tanque de almacenamiento de agua pesada al tanque de agua pesada a través del intercambiador de calor de agua pesada, y se desborda hacia el tanque de almacenamiento de agua pesada a través de la salida del tanque de agua pesada para forma un circuito de circulación de agua pesada y transmite el calor del tanque de agua pesada al segundo sistema secundario de agua de refrigeración.
La función del sistema de enfriamiento de emergencia del núcleo es garantizar que el núcleo se enfríe adecuadamente durante las condiciones de accidente del reactor, manteniendo la temperatura del núcleo dentro de límites seguros y evitando daños en los elementos combustibles.
Los tres importantes sistemas anteriores requieren todos intercambiadores de calor para la transferencia de calor. Por lo tanto, el intercambiador de calor es el equipo clave del sistema y su calidad juega un papel importante en el desempeño de las funciones del sistema.
2 Diseño del intercambiador de calor Debido a que el medio en el calentador de agua pesado es agua pesada y agua de enfriamiento secundaria, el medio en el intercambiador de calor principal y el intercambiador de calor de agua es agua desionizada y agua de enfriamiento secundaria, para diferentes medios, Los requisitos para el sellado también son diferente. Por lo tanto, el diseño del intercambiador de calor se describirá de acuerdo con el diseño de los intercambiadores de calor de agua de diferentes pesos del medio, el diseño del intercambiador de calor principal y el intercambiador de calor de agua.
2.1 Diseño de transferencia de calor de agua pesada Debido al alto precio del agua pesada, es radiactiva después de ser irradiada por neutrones. Para evitar la fuga de agua pesada y prevenir la contaminación radiactiva al medio ambiente, el diseño del intercambiador de calor de agua pesada debe tener las características de protección radiactiva, sellable y de pequeño volumen.
2.1.1 El diseño de protección radiactiva tiene dos aspectos principales: 1 para evitar fugas internas. Es necesario asegurarse de que la presión en el lado del agua ligera sea mayor que la presión en el lado del agua pesada, de modo que una vez que el agua ligera se filtre, se filtre al agua pesada y el medio ambiente no se contamine; 2 para evitar fugas. Se incorporará al diseño estructural del intercambiador de calor. 2.1.2 Selección del material Al determinar el material, se consideran principalmente la química del agua del fluido, la compatibilidad electroquímica y térmica con el material de contacto, la resistencia a la erosión y corrosión, la resistencia a la radiación y las propiedades de procesamiento (incluida la soldabilidad). , maleabilidad, etc. Con base en los requisitos anteriores, el material principal del intercambiador de calor es 0Crl8Nil0Ti, y el material del tanque de agua secundario es acero 20, que es consistente con el material de la tubería del sistema de bucle. 2.1.3 Estructura y material del intercambiador de calor 2.1.3. 结构 Diseño estructural de la etapa de diseño preliminar El diseño preliminar del intercambiador de calor de agua pesada utiliza un intercambiador de calor horizontal, a contracorriente, de una sola pasada, tipo carcasa. El intercambiador de calor tiene una rica experiencia de funcionamiento, y el agua de refrigeración secundaria fluye a través del tubo interior, y el agua pesada fluye hacia atrás a través del espacio anular entre el tubo interior y el tubo exterior, de modo que la transferencia de calor del helio se puede obtener con la cantidad mínima de llenado de agua pesada. eficacia.
2.1.3.2 Determinación de intercambiadores de calor de placas Durante el diseño de la construcción, se sabe que AFLAF tiene una larga historia de fabricación de intercambiadores de calor de placas para agua pesada, y tiene una experiencia rica y confiable en diseño, procesamiento y fabricación.
En comparación con el intercambiador de calor de carcasa, el intercambiador de calor de placas es fácil de montar y desmontar, lo que es beneficioso para la limpieza y descalcificación, baja frecuencia de limpieza, bajo tiempo de limpieza, sin necesidad de inspecciones periódicas y baja tasa de fallas. Cuando el material estructural de la placa es de metal, la superficie de transferencia de calor de la unidad es más barata que la tubería. Debido al alto grado de turbulencia del fluido en el canal de flujo, la posibilidad de ensuciamiento en el intercambiador de calor se reduce en gran medida y el coeficiente de transferencia de calor es relativamente alto. Su estructura se muestra en la Figura 丨. Los parámetros de los dos intercambiadores de calor se comparan como se muestra en la Tabla 1.
Tabla 12 Comparación de varios parámetros de intercambiadores de calor Parámetro de tabla intercambiador de calor de carcasa para intercambio de agua pesada 1 agua secundaria lado agua pesada agua secundaria * trabajo térmico * / caudal MW / m3 población / * c cascada de exportación / T resistencia l * / m ( columna de agua) huella de material líquido (largo X ancho y número de intercambiador de calor / tabla de la tabla i se puede encontrar que el intercambiador de calor de placas tiene las siguientes ventajas sobre el intercambiador de calor de carcasa: (1) tamaño pequeño, la huella pequeña reduce la inversión de fondos.
Los costos operativos son bajos. Dado que el intercambiador de calor de agua pesada adopta un tipo de contracorriente, para reducir la fuga radiactiva, es necesario asegurarse de que la presión del lado del agua ligera sea mayor que la presión del lado del agua pesada, es decir, la presión de salida del agua secundaria sea mayor la presión de entrada de agua pesada. No es difícil ver en la Tabla 1 que el uso del intercambiador de calor de placas reduce la elevación de la bomba de agua pesada y la bomba de agua secundaria en 25,7 my 19. 86 m, respectivamente, y reduce el caudal del agua de refrigeración secundaria en 674 m3 / h, respectivamente. Los gastos de explotación.
El intercambiador de calor de agua pesada se cambió de tipo carcasa a tipo placa, y se cambió de los 2 juegos originales a 1 juego, lo que salvó 21 válvulas y docenas de tuberías de grandes y pequeñas, y cambió las especificaciones de algunas tuberías del original.<> 219x8. Tiene 4> 159x6, lo que simplifica el diseño de la tubería. Es más fácil y conveniente de revisar. Reduce el peligro oculto de fugas de agua pesada y ahorra 1,8 m3 de agua pesada (por valor de 3,96 millones de RMB).
El mantenimiento y la limpieza son más fáciles y convenientes.
El precio es bajo. El costo total de fabricación, procesamiento y diseño de los intercambiadores de calor de placas es de aproximadamente 75.000 euros (750.000 yuanes), mientras que el precio de procesamiento de los intercambiadores de calor de carcasa es de aproximadamente 1,5 millones de yuanes por unidad. El costo total de la máquina alcanzará los 3 millones de yuanes.
A través del análisis anterior, el diseño original del intercambiador de calor de carcasa fue reemplazado por un intercambiador de calor de placas en la etapa de diseño de la construcción.
2.1.3.3 Selección del material del intercambiador de calor de placas La elección del material de la placa y el material de la junta también es muy importante. De acuerdo con el índice de calidad del agua del fluido, se determina que la placa aún selecciona 0Crl8Nil0Ti y la junta selecciona NBR (caucho de acrilonitrilo butadieno). Los expertos del Codex AFLAF creen que en la aplicación de sistemas de agua pesada, el intercambiador de calor de placas convencional es suficiente para asegurar que no sangra, porque el agua pesada no causa ninguna corrosión en la junta. Por lo general, la junta que se usa en agua pesada 5 Solo debe reemplazarse una vez al año aproximadamente. Teniendo en cuenta el impacto de la fuga de agua pesada en el medio ambiente y ciertas pérdidas económicas, se seleccionó un intercambiador de calor de placas semi-soldadas, es decir, se sellaron mediante sellado láser dos placas para hacer circular agua pesada y se hicieron circular dos del agua de refrigeración secundaria. Las placas están conectadas por juntas convencionales, lo que hace que el diseño sea más seguro, más económico, más razonable y más avanzado. La estructura de la soldadura del sello es como se muestra.
2.2 Diseño del intercambiador de calor principal y del intercambiador de calor de agua de la piscina Dado que el medio fluido en el intercambiador de calor principal y el intercambiador de calor de agua de la piscina son tanto agua desionizada como agua de refrigeración secundaria, el intercambiador de calor principal es un secundario seguro, el intercambiador de calor de agua de la piscina Para grados relacionados con la seguridad, la descripción del diseño aquí es solo para el intercambiador de calor principal.
El modelo seleccionado para el intercambiador de calor principal es M30 * FD. Este intercambiador de calor es del mismo tipo que el mismo intercambiador de calor utilizado por HANARO en Corea. El intercambiador de calor se ha utilizado durante varios años y vale la pena conocer su experiencia. Durante el período de 10 años, la junta se reemplazó dos veces.
Zhang Zhanli (1976-), hombre, ingeniero asistente. En 1997, se graduó de la Escuela de Industria Nuclear de Beijing con especialización en ingeniería y pruebas de reactores nucleares. Ahora trabajando en ingeniería de reactores.
Fan Yuerong (1970-), mujer, ingeniera. 丨 Se graduó en el proceso de fabricación mecánica y equipos de la Universidad Jimei en Xiamen en 996. Ahora en el diseño de ingeniería de reactores ... Dai Shoutong (1974-), hombre, azufre. En 2006, se graduó de la Academia China de Energía Atómica con especialización en ciencia e ingeniería de reactores. Ahora del análisis mecánico de las tuberías del reactor.
(Editor: Liu Jun) (Viene de la página 85) De hecho, el ciclo de reemplazo de la junta depende del funcionamiento del intercambiador de calor, porque la junta se fija en la ranura del intercambiador de calor presionando y está presurizada. Después de que se produzca la deformación, no volverá al estado original, por lo que si no hay fugas durante la operación o el intercambiador de calor no puede cumplir con la eficiencia de transferencia de calor, no desmonte la placa de transferencia de calor 3. La aplicación del calor de la placa intercambiador en el reactor de investigación doméstico Por primera vez, el dispositivo se encuentra actualmente en la fase de instalación. Debido al tamaño reducido, el bajo costo operativo, el largo período de mantenimiento y el fácil mantenimiento, y la baja inversión, es razonable creer que el intercambiador de calor de placas se aplica aún más en el campo de los reactores de investigación.
Han Haifen (1972-), mujer, ingeniera. En 1997, se graduó del Instituto de Tecnología de Zhongnan con especialización en maquinaria química.
Zhang Jinshan (1974-), hombre, ingeniero. En 1998, se graduó de la Universidad de Ingeniería de Harbin con una especialización en ingeniería térmica.
Jiang Baihua (1977-), mujer, ingeniera. En 2000, se graduó de la Universidad de Ingeniería de Harbin con una especialización en ingeniería nuclear.
(Editor: Liu Jun)
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