Application de l'échangeur de chaleur à plaques dans CARR
Application de l'échangeur de chaleur à plaques de génie nucléaire dans le CARR Han Haifen, Zhang Jinshan, Jiang Baihua, Zhuang Yi (Institut de recherche et de conception en génie des réacteurs du B * Zi Energy Research Institute, Beijing, 102413) Résumé: Focus sur l'échange d'eau lourde dans le projet CARR Sélection des échangeurs de chaleur et des principaux échangeurs de chaleur et processus de conception. Grâce à des comparaisons entre sécurité et économie, on peut voir que l'échangeur de chaleur à plaques est supérieur à l'échangeur de chaleur à enveloppe. L'application de l'échangeur de chaleur à plaques dans le système a une classification pour la conception future: TL353+. 丨 3 1 Le système de refroidissement du réacteur de China Advanced Research Reactor (CARR), le système de refroidissement à eau lourde, le système de refroidissement d'urgence du cœur est un système CARR Important.
Le système de refroidissement du réacteur transporte la chaleur du cœur à travers le liquide de refroidissement et transfère la chaleur au système d'eau de refroidissement secondaire à l'aide de l'échangeur de chaleur principal. La partie extra-externe du système se compose de quatre ensembles de pompes de circulation principales, d'échangeurs de chaleur principaux et de vannes et conduites associées en parallèle.
Le système de refroidissement à eau lourde utilise deux châtaignes d'eau lourdes pour transporter l'eau lourde dans le réservoir de stockage d'eau lourde vers le réservoir d'eau lourde à travers l'échangeur de chaleur à eau lourde, et déborde dans le réservoir de stockage d'eau lourde à travers la sortie du réservoir d'eau lourde pour forme une boucle de circulation d'eau lourde et transmet la chaleur pi du réservoir d'eau lourde au deuxième système d'eau de refroidissement secondaire.
La fonction du système de refroidissement d'urgence du cœur est de garantir que le cœur est suffisamment refroidi pendant les conditions d'accident du réacteur, en maintenant la température du cœur dans des limites de sécurité et en évitant d'endommager les éléments combustibles.
Les trois systèmes importants ci-dessus nécessitent tous des échangeurs de chaleur pour le transfert de chaleur. Par conséquent, l'échangeur de chaleur est l'équipement clé du système et sa qualité joue un rôle important dans l'exécution des fonctions du système.
2 Conception de l'échangeur de chaleur Parce que le milieu dans le chauffe-eau lourd est de l'eau lourde et de l'eau de refroidissement secondaire, le milieu dans l'échangeur de chaleur principal et l'échangeur de chaleur à eau est de l'eau désionisée et de l'eau de refroidissement secondaire, pour différents médias, les exigences d'étanchéité sont également différent. Par conséquent, la conception de l'échangeur de chaleur sera décrite en fonction de la conception des différents échangeurs de chaleur à eau de poids du milieu, de la conception de l'échangeur de chaleur principal et de l'échangeur de chaleur à eau.
2.1 Conception du transfert de chaleur de l'eau lourde En raison du prix élevé de l'eau lourde, elle est radioactive après avoir été irradiée par des neutrons. Afin d'éviter les fuites d'eau lourde et de prévenir la pollution radioactive dans l'environnement, la conception de l'échangeur de chaleur à eau lourde doit avoir les caractéristiques de protection scellable, radioactive et de petit volume.
2.1.1 La conception de la protection radioactive comporte deux aspects principaux: 1 pour éviter les fuites internes. Il est nécessaire de s'assurer que la pression du côté de l'eau légère est supérieure à la pression du côté de l'eau lourde, de sorte qu'une fois que l'eau légère fuit, elle fuit dans l'eau lourde et que l'environnement ne soit pas pollué; 2 pour éviter les fuites. À intégrer dans la conception structurelle de l'échangeur de chaleur. 2.1.2 Choix du matériau Lors de la détermination du matériau, la chimie de l'eau du fluide, la compatibilité électrochimique et thermique avec le matériau de contact, la résistance à l'érosion et à la corrosion, la résistance au rayonnement et les propriétés de traitement (y compris la soudabilité) sont principalement prises en compte. , malléabilité, etc. Sur la base des exigences ci-dessus, le matériau principal de l'échangeur de chaleur est 0Crl8Nil0Ti et le matériau du réservoir d'eau secondaire est en acier 20, ce qui est cohérent avec le matériau de canalisation du système de boucle. 2.1.3 Structure et matériau de l'échangeur de chaleur 2.1.3. 结构 Conception structurelle de la phase de conception préliminaire La conception préliminaire de l'échangeur de chaleur à eau lourde utilise un échangeur de chaleur horizontal, à contre-courant et à enveloppe unique. L'échangeur de chaleur a une expérience de fonctionnement riche, et l'eau de refroidissement secondaire s'écoule à travers le tube interne, et l'eau lourde s'écoule vers l'arrière à travers l'espace annulaire entre le tube interne et le tube externe, de sorte que le transfert de chaleur de l'hélium peut être obtenu avec la quantité minimale de remplissage d'eau lourde. efficacité.
2.1.3.2 Détermination des échangeurs de chaleur à plaques Lors de la conception de la construction, il est connu que l'AFLAF a une longue histoire de fabrication d'échangeurs de chaleur à plaques pour eau lourde et possède une expérience riche et fiable en matière de conception, de traitement et de fabrication.
Comparé à l'échangeur de chaleur à boîtier, l'échangeur de chaleur à plaques est facile à assembler et à démonter, ce qui est bénéfique pour le nettoyage et le détartrage, une faible fréquence de nettoyage, un temps de nettoyage réduit, pas besoin d'inspection régulière et un faible taux d'échec. Lorsque le matériau structurel de la plaque est du métal, la surface de transfert de chaleur de l'unité est moins chère que le tuyau. En raison du degré élevé de turbulence du fluide dans le canal d'écoulement, la possibilité d'encrassement dans l'échangeur de chaleur est considérablement réduite et le coefficient de transfert de chaleur est relativement élevé. Sa structure est illustrée à la figure 丨. Les paramètres des deux échangeurs de chaleur sont comparés comme indiqué dans le tableau 1.
Tableau 12 Comparaison des différents paramètres des échangeurs de chaleur Tableau des paramètres de l'échangeur de chaleur à caisson pour l'échange d'eau lourde 1 eau secondaire côté eau lourde eau secondaire * travail thermique * / débit MW / m3 population / * c chute d'eau d'exportation / T résistance l * / m ( colonne d'eau) encombrement du matériau liquide (longueur X largeur y numéro / tableau de l'échangeur de chaleur du tableau i peut être trouvé que l'échangeur de chaleur à plaques présente les avantages suivants par rapport à l'échangeur de chaleur à enveloppe: (1) petite taille, le faible encombrement réduit l'investissement de fonds.
Les coûts d'exploitation sont faibles. Étant donné que l'échangeur de chaleur à eau lourde adopte un type à contre-courant, afin de réduire les fuites radioactives, il est nécessaire de s'assurer que la pression côté eau légère est supérieure à la pression côté eau lourde, c'est-à-dire que la pression de sortie d'eau secondaire est supérieure à la pression d'entrée d'eau lourde. Il n'est pas difficile de voir à partir du tableau 1 que l'utilisation de l'échangeur de chaleur à plaques réduit la levée de la pompe à eau lourde et de la pompe à eau secondaire de 25,7 m et 19. 86 m, respectivement, et réduit le débit de l'eau de refroidissement secondaire de 674 m3 / h, respectivement. Dépenses de fonctionnement.
L'échangeur de chaleur à eau lourde est passé du type à boîtier au type à plaque, et il est passé des 2 ensembles d'origine à 1 ensemble, ce qui a sauvé 21 vannes et des dizaines de canalisations de grande et de petite taille et a changé les spécifications de certains tuyaux par rapport à l'original<> 219x8. C'est 4> 159x6, ce qui simplifie la disposition du pipeline. La révision est plus facile et plus pratique. Il réduit le danger caché de fuite d'eau lourde et économise 1,8 m3 d'eau lourde (d'une valeur de 3,96 millions de RMB).
L'entretien et le nettoyage sont plus faciles et plus pratiques.
Le prix est bas. Le coût total de fabrication, de traitement et de conception des échangeurs de chaleur à plaques est d'environ 75 000 euros (750 000 yuans), tandis que le prix de traitement des échangeurs de chaleur à enveloppe est d'environ 1,5 million de yuans par unité. Le coût total de la machine atteindra 3 millions de yuans.
Grâce à l'analyse ci-dessus, la conception originale de l'échangeur de chaleur à enveloppe a été remplacée par un échangeur de chaleur à plaques au stade de la conception de la construction.
2.1.3.3 Choix du matériau de l'échangeur de chaleur à plaques Le choix du matériau de la plaque et du matériau du joint est également très important. Selon l'indice de qualité de l'eau fluide, il est déterminé que la plaque sélectionne toujours 0Crl8Nil0Ti, et le joint sélectionne NBR (caoutchouc acrylonitrile butadiène). Les experts du Codex AFLAF estiment que dans l'application de systèmes à eau lourde, l'échangeur de chaleur à plaques conventionnel est suffisant pour garantir qu'il ne saigne pas, car l'eau lourde ne provoque aucune corrosion du joint. Habituellement, le joint utilisé dans l'eau lourde 5 Il ne doit être remplacé qu'une fois par an environ. Compte tenu de l'impact des fuites d'eau lourde sur l'environnement et de certaines pertes économiques, un échangeur de chaleur à plaques semi-soudées a été choisi, c'est-à-dire que deux plaques de circulation d'eau lourde ont été scellées par scellement laser et que deux de l'eau de refroidissement secondaire ont été mises en circulation. Les plaques sont reliées par des joints conventionnels, ce qui rend la conception plus sûre, plus économique, plus raisonnable et plus avancée. La structure de la soudure du joint est telle qu'illustrée.
2.2 Conception de l'échangeur de chaleur principal et de l'échangeur de chaleur de l'eau de piscine Étant donné que le milieu fluide dans l'échangeur de chaleur principal et l'échangeur de chaleur de l'eau de piscine sont à la fois de l'eau déionisée et de l'eau de refroidissement secondaire, l'échangeur de chaleur principal est un secondaire sûr, l'échangeur de chaleur de l'eau de piscine Pour grades de sécurité, la description de conception ici est uniquement pour l'échangeur de chaleur principal.
Le modèle sélectionné pour l'échangeur de chaleur principal est M30 * FD. Cet échangeur de chaleur est du même type que le même échangeur de chaleur utilisé par HANARO en Corée. L'échangeur de chaleur est utilisé depuis plusieurs années et son expérience vaut la peine d'être apprise. Au cours de la période de 10 ans, le joint a été remplacé deux fois.
Zhang Zhanli (1976-), homme, assistant ingénieur. En 1997, il est diplômé de la Beijing Nuclear Industry School avec une spécialisation en ingénierie et essais de réacteurs nucléaires. Je travaille maintenant sur l'ingénierie des réacteurs.
Fan Yuerong (1970-), femme, ingénieur 丨 Diplômé du processus de fabrication mécanique et de l'équipement de l'Université Jimei à Xiamen en 996. Maintenant de la conception technique du réacteur ... Dai Shoutong (1974-), homme, soufre. En 2006, il est diplômé de la China Academy of Atomic Energy avec une spécialisation en science et ingénierie des réacteurs. Maintenant de l'analyse mécanique de la tuyauterie du réacteur.
(Editeur: Liu Jun) (Suite de la page 85) En fait, le cycle de remplacement du joint dépend du fonctionnement de l'échangeur de chaleur, car le joint est fixé dans la rainure de l'échangeur de chaleur par pression et est mis sous pression. Après la déformation, il ne reviendra pas à l'état d'origine, donc s'il n'y a pas de fuite pendant le fonctionnement ou si l'échangeur de chaleur ne peut pas atteindre l'efficacité du transfert de chaleur, ne démontez pas la plaque de transfert de chaleur 3. L'application de la chaleur de la plaque échangeur dans le réacteur de recherche domestique Pour la première fois, l'appareil est actuellement en phase d'installation. En raison du faible encombrement, du faible coût d'exploitation, de la longue période de maintenance et de la facilité de maintenance, et du faible investissement, il est raisonnable de croire que l'échangeur de chaleur à plaques est davantage appliqué dans le domaine des réacteurs de recherche.
Han Haifen (1972-), femme, ingénieur. En 1997, il est diplômé de l'Institut de technologie de Zhongnan avec une spécialisation en machines chimiques.
Zhang Jinshan (1974-), homme, ingénieur. En 1998, il est diplômé de l'Université Harbin Engineering avec une spécialisation en génie thermique.
Jiang Baihua (1977-), femme, ingénieur. En 2000, il est diplômé de l'Université Harbin Engineering avec une spécialisation en génie nucléaire.
(Editeur: Liu Jun)
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