DE2249811A1

DE2249811A1 - Waermeaustauscher

Info

Publication number: DE2249811A1
Application number: DE2249811A
Authority: DE
Inventors: Leonard James Kube
Original assignee: Gulf Oil Corp
Current assignee: Gulf Oil Corp
Priority date: 1971-10-28
Filing date: 1972-10-11
Publication date: 1973-05-03
Also published as: CA973167A; JPS4851102A; IT966382B; ES408014A1; FR2165862A1; US3882933A; GB1358336A; CH557003A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, 2249811

Dipl.-InG. H.Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K.Fincke Dipl.-Ing. RA₁ ¹WeICKMANN, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 9839 21/22

Pile 31233-F

GULP OIL'CORPORATION, 439 Seventh Avenue, Pittsburgh,

Pennsylvania, V.St.v.A.

Wärmeaustauscher

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit wenigstens
einem Röhrenbündel, das eine Vielzahl dem Wärmeaustausch dienende Röhren aufweist*

Derartige Wärmeaustauscher sind in Verbindung mit Dampferzeugern zu finden, die den Dampf zum Antrieb von Dampfturbinen erzeugen. Die Erfindung eignet sind insbesondere für
einen Dampferzeuger in einem gasgekühlten Kernreaktor eines
Elektrizitätswerks.

Seit dem Aufkommen von Kernreaktoren wurden wesentliche Schritte unternommen, um aus der von diesen Kernreaktoren abgegebe-

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benen Wärmeenergie wirksam und wirtschaftlich elektrische Energie zu erzeugen. Ein wichtiger Paktor beim Erreichen dieses Ziels ist, daß diese Kernreaktoren bei genügend hohen Temperaturen betrieben werden, um den Dampf unmittelbar bei Temperaturen und Drücken erzeugen zu können, die zum Betrieb Ton Dampfturbinen hohen Wirkungsgrads ausreichen. In dieser Beziehung "führte die Technologie heutiger Kernreaktoren zur Entwicklung von gasgekühlten und bei hoher Temperatur zu betreibenden Kernreaktoren, die, zusammen mit einem geeigneten Dampfturbinensystem, die elektrische Energie in einem Ausmaß und zu einem Preis herstellen können, der den Erfordernissen der Gebrauchsgüterindustrie entspricht.

Im allgemeinen verwenden Kernreaktoranlagen mit gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren einen Druckbehälter, durch den ein Kühlmittel, etwa gasförmiges Helium oder Kohlendioxyd, zirkuliert und die im Kernreaktor freiwerdende Wärmeenergie entsieht. Den Dampf zum Turbinenbetrieb erhält man normalerweise durch Austausch der Wärme des Kühlmittels mit der Flüssigkeit eines Wasser-Dampf-Systems. Der Wärmeaustausch wird herkömmlich in einem Dampferzeuger durchgeführt, in dem die dem Kernreaktor entzogene Wärmeenergie zur Erzeugung von überhitztem Dampf verwendet wird.

In einem derartigen aus einem gasgekühlten Kernreaktor und einem Dampferzeuger bestehenden System ist es oftmals wünschenswert, daß das Kühlgas nur einmal durch den Dampferzeuger strömt, bevor es zum Kernreaktor zurückgeleitet wird. Um maximalen Wirkungsgrad zu erhalten, ist es deshalb wichtig, daß dem Kühlgas während des einmaligen Durchlaufens die größtmögliche Wärmemenge entzogen wird. Andererseits ist es jedoch auch wichtig, daß die Kühlgasströmung so wenig wie möglich gedrosselt wird, um die zum Transport des Kühlgases durch das System erforderliche Arbeit minimal zu halten. Ist der Dampferzeuger aus wirtschaftlichen Erwägungen oder sonstigen Grün-

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den im gleichen -Druckbehälter enthalten, der auch den Kernreaktor selbst aufnimmt, so ist es wichtig, daß die Größe des Dampferzeugers möglichst klein bleibt und daß der Dampferzeuger bzw. Teile davon schnell durch notwendigerweise begrenzte Öffnungen im Druckbehälter entfernt werden kann.. Um diese Gegensätze in Einklang zu bringen, verwenden Dampferzeuger oftmals Röhrenbündel, die eine Vielzahl schraubenförmiger zusammen angebrachter Röhren aufweisen.

In einem derartigen Kernreaktorsystem, muß jedoch der erzeugte oder wieder zu erhitzende Dampf, nachdem seine Temperatur beim Strömen durch ein spezielles Röhrenbündel des Dampferzeugers erhöht wurde,- oftmals über geeignete Leitungen um das Röhrenbündel herum zum gleichen Ende des Dampferzeugers im Druckbehälter des Reaktors zurückgeführt werden, bei dem er eingetreten ist. Dies ist insbesondere der Pail, wenn der Dampferzeuger in einem Durchbruch innerhalb des Druckbehälters des Kernreaktors enthalten ist. Die Notwendigkeit, entweder die Eintrittsröhren oder die Austrittsröhren zum gleichen Ende des Röhrenbündels zurückführen zu müssen, führt, aufgrund des Wärmeaustausch^ beim Zurückführen um das Röhrenbündel, zu Wirkungsgradverlusten. Außerdem erfordert das oben erwähnte Herumführen Platz in einem größeren Durchbruch im Druckbehälter des Kernreaktors oder eine entsprechende Verringerung der Größe des bei gegebenem Durchbruch im Druckbehälter verwendbaren Röhrenbündels. .

Die Erfindung hat deshalb die Aufgabe, den oben erwähnten Wärmeaustauscher insbesondere bei Verwendung in einem Kernreaktorsystem so zu verbessern, daß das Röhrenbündel des Dampferzeugers bei gegebenem verfügbaren Platz maximal wirkt und alle Eintritts- und Austrittsröhren am gleichen Ende des Eöhrenbündels enden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Röhren"-in-

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einer Vielzahl ringförmiger Röhrenreihen koaxial angeordnet sind, wobei jede Röhrenreihe eine Vielzahl schraubenförmig mit gleichem Radius um eine Achse der Röhrenreihe gewundene Röhren aufweist,, daß Mantelrohre die Strömung eines ersten erhitzten Wärmetauschmediums über die Röhren leiten und ein zweites Wärmetaunchmedium in den Röhren erhitzen, daß die Enden der Röhren an einem Ende des Röhrenbündels jeweils paarweise durch Verbindungsrohre miteinander verbunden sind, und daß am anderen Ende des Röhrenbündels eine Speiseeinrichtung vorgesehen ist, die jeweils der einen Röhre der paarweise angeordneten Röhren das zweite Wärmetauschmedium unter Druck zuführt und ein Sammelkopf das erhitzte zweite Wärmetausehmedium aus der jeweils anderen der paarweise angeordneten Höhren aufnimmt.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden:

Fig. 1 ist eine perspektivische Schnittansicht des ÜJeils eines Kernreaktors, der einen erfindungsgemäßen Dampferzeuger aufweist;

Pig. 2 ist eine schematische Schnittansicht des unteren Abschnittes des Dampferzeugers aus Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 aus Fig. 2; und

Fig. 4 ist eine schematische Ansicht einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Die Zeichnungen zeigen einen erfindungsgemäßen Teil eines Kernreaktorsystems. Das Kernreaktorsystem weist einen Druckbehälter 27 aus Spannbeton auf, der von einer samt Zubehör nicht dargestellten Stützeinrichtung getragen wird. Durch den

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Beton des im wesentliehen zylinderförmigen Druckbehälters 27 ragen in axialer Richtung Spannstäbe 29. In der Außenfläche des Druckbehälters 27 sind eine Vielzahl ringförmiger Nuten 31 vorgesehen, die nicht dargestellte Spannringbänder aufnehmen.

Das Innere des Druckbehälters 27 weist eine Hauptkammer 33 auf, in der ein nicht dargestellter Reaktorkern eingebracht ist. Die· Hauptkammer 33 ist mit einer im Beton verankerten Einlage 35 aus einem geeigneten Material versehen. Als Reaktorkern kann jede geeignete Type verwendet werden, wobei es sich im Ausführungsbeispiel um einen sogenannten gasgekühlten Reaktorkern handelt. Hier wird ein Kühlgas, wie z.B. Helium oder Kohlendioxyd, über den nicht dargestellten Reaktorkern geführt, um die Temperatur des Gases zu erhöhen.· Das Gas zirkuliert dann durch einen oder mehrere Wärmeaustauscher oder Dampferzeuger, in denen es Wasserdampf oder andere Dämpfe erzeugt, mit deren Hilfe elektrische Generatoren angetrieben werden. Das umlaufende Gas wird dann dem Reaktorkern wieder ' zugeführt, wo es erneut erhitzt wird.

Im dargestellten Reaktorsystem ist die Hauptkammer 33 von einer Vielzahl an ihrem Umfang verteilt angeordneter zylindrischer Kammern 37» von denen nur eine in den Zeichnungen dargestellt ist, umgeben. Die Kammern 37 haben Zylinderform und sind im Druckbehälter 27 vertikal angeordnet, wobei ihre Achsen paral·- IeI zur Achse, des Druckbehälters 27 sind. In der Kammer 37 ist ein Dampferzeuger 39 und ein nur teilweise dargestellter Kühlgasumwälzer 41 enthalten. Horizontale Rohre 43 leiten das Kühlgas aus der Hauptkammer 33 in jede der Kammern 37J jedoch ist in den Zeichnungen nur eines dieser Rohre 43 dargestellt. Das Kühlgas wird dann durch ein horizontales Rohr 45 der Hauptkammer 33 wieder zugeführt, in der es über den Reaktorkern streicht. Die Hauptkammer 33 und die Kammern 37 sind an ihren oberen Enden mit geeigneten nicht dargestellten Abschlüssen versehen. ■ -

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Die Kammer 37 ist vom unteren Ende des Druckbehälter® 27 her über Durchbrüche 47 zugänglich. Jeder Durchbruch 47 ist mit einer sich nach oben erstreckenden MetallauBkleidung 49 ver-· sehen, die mit einer Metallauskleidung 51 der; Kammer 37 verschweißt ist. Ein mit einer Metallaußenverkleidung 55 versehener Betonpfropfen 53 verschließt jeden Äirchbruch 47 und dichtet ihn ab. Im Betonpfropfen 53 sind Durchbreche vorgesehen , durch die verschiedene untenstehend erläuterte Dampfröhren in die Kammer 37 treten, um den Dampferzeuger 39 Wasser und Dampf zuzuführen bzw. von ihm abzuleiten.

Im einzelnen führt ein Speisewassereintrittsrohr 57 das Speisewasser für den Dampferzeuger 39 einem Speisewasserkopf 59 zu. Der Speisewasserkopf 59 verteilt das Speisewasser auf eine Vielzahl Röhren, die durch einen Durchbruch im Betonpfropfen 53 in die Kammern 37 führen. Die Röhren 61 verlaufen dann zwischen den Wänden eines doppelwand!gen Mantelrohrs 17 des Dampferzeugers 39 bis in den Abschnitt oberhalb des Rohrs 43· Jede der Röhren 61 setzt sich dann als schraubenförmiger Wickel in einem Hauptdampfbündel 63 fort. Am oberen Ende des Hauptdampfbündeis 63 laufen die Röhren 61 in nicht dargestellten Sammlern mit Austrittsrohren 65 zusammen, die gemeinsam durch ein Mittelrohr 67 laufen, das sich auf der ganzen Länge des Dampferzeugers 39 durch diesen hindurch erstreckt. In einem innerhalb der Kammer 37 und unterhalb des Dampferzeugers 39 gelegenen Bereich werden die Austrittsrohre 65 durch einen geeigneten Durchbruch im Betonpfropfen 53 aus dem Druckbehälter 27 heraus und in einem Sammlerkopf 69 zusammen·? geführt. Der aus den Austrittsrohren 65 in den Sammlerkopf eintretende Dampf wird gesammelt in einem Dampfaustrittsrohr 71 den nicht dargestellten !Turbinen zugeführt. Das Röhrenbündel des Hauptdampfbündels 63 wirkt als Dampfvorerhitzer und als Oberhitzer und der durch das Dampfaustrittsrohr 71 aus*· tretende Dampf ist deshalb überhitzter Dampf.

Die Erfindung im dargestellten KemreaktoYeystem betrifft ;Je-

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doch, nur den Abschnitt des untenstehend erläuterten Macherhitzers. Dementsprechend sollen auch keine weiteren Angaben zum Dampfvor- und-überhitzer des Dampferzeugers 39 gemacht werden. Der Volletändigkeit halber sei jedoch erwähnt, daß das Hauptdampfbundel 63 mechanisch beliebig ausgebildet sein kann. Zum Beispiel kann das Hauptdampfbündel 63 "von gelochten nicht dargestellten Platten gehalten werden, durch die die Röhren des Hauptdampfbündels 63 gewunden sind. Die gelochten Platten können an beliebigen geeigneten Abschnitten des Dampferzeugers 39 befestigt, sein.

In der dargestellten Ausführungsform ist der Naeherhitzerabschnitt des Dampferzeugers 39.als Röhrenbündel 11 ausgeführt. Das Röhrenbündel 11 ist in einem zwischen dem Mantelrohr 17 und einem Mantelrohr 19 gebildeten Hohlraum untergebracht. Das Mantelrohr 17 weist eine äußere doppelte Zylindervrand mit einem ringförmigen Befestigungsrand an ihrem oberen Ende auf, der mit einem ringförmigen Befestigungsflansch 85 versehen ist. Der Befestigurigsflansch 85 ist an einem geeig- ■ neten Befestigungsflansch 75 angebracht, der von der Metallauskleidung 51 nach innen ragt. Das innere Mantelrohr 19 weist einen um eine vertikale Achse und koaxial zum Mittelrohr 67 angeordneten länglichen'Zylinder auf.Der Raum zwischen den · zylindrischen Mantelrohren 17 und 19 wird oberhalb des Rohrs 43 von einer Haube 77 verschlossen, wobei das Rohr 43 über einen Eintrittskanal 79 in diesen Raum mündet. Das Hauptdampfbündel 63 wird oberhalb der Haube 77 von einer' zylinderförmigen Ummantelung 81 umgeben, die über den Befestigungsflansch 85 am Befestigungsflansch 75 und damit an der Metallauskleidung 51 der Kammer 37 befestigt ist.

Vom Reaktorkern in der Hauptkammer 33 des Kernreaktorsystems strömt heißes Heliumgas durch das Rohr 43 in den zwischen den Mantelrohren 17 und 19 gebildeten Raum. Das heiße.Heliumgas strömt dann nach unten über ein Röhrenbündel 11 des Nacher-

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hitzers. Das untere Ende des Mantelrohrs 17 ist mit einem Boden 87 versehen und das untere Ende des Mantelrohrs 19 endet in einem Abstand oberhalb des Bodens 87. Dementsprechend tritt das heiße Heliumgas, nachdem es nach unten über das Röhrenbündel 11. geströmt ist, in den Ringraum zwischen dem Mittelrohr 67 und dem Mantelrohr 19· Anschließend strömt es, parallel zur Achse des Dampferzeugers 39 nach oben in den Bereich oberhalb des Hauptdampfbündeis 63. Das obere Ende der Ummantelung 81 wird von aufeinanderfolgenden ringförmigen Wandstücken 89 verschlossen. Das heiße Heliumgas tritt dann aus dem ringförmigen Raum zwischen dem Mittelrohr 67 und dem Mantelrohr 19 aus und wird nach außen und wiederum abwärts durch das Hauptdampfbündel 63 in einen vom Mantelrohr 19 und der Ummantelung 81 gebildeten Raum gedruckt. Die Unterkante der Ummantelung 81 endet mit einem Abstand oberhalb des Befestigungsflansches 85 und ist mit geeigneten Füßen 91 versehen, die nach untenstehend auf dem Befestigungsflansch 85 aufstehen und die Ummantelung 81 tragen. Das heiße Heliumgas wird auf diese Weise, nachdem es das Hauptdampfbundel 63 durchströmt hat, ringförmig nach außen durch den Abstand zwischen der Unterkante der Ummantelung 81 und dem Befestigungsflansch 85 gedrückt und tritt in den Raum zwischen der Ummantelung 81 und der Metallauskleidung 51 der Kammer 37. In diesem Bereich kehrt sich die Strömungsrichtung des Heliumgases wiederum um 180° um, womit das Heliumgas auf der Außenseite der Ummantelung 81 senkrecht nach oben strömt.

Um die Zirkulation des Heliumgases als Kühlgas aufrechtzuerhalten, wird das in den Bereich oberhalb des Dampferzeugers 39 strömende Heliumgas in einem von einer Haube 93 gebildeten Raum gesammelt. Der Kühlgasumwälzer 41 ist an den durch die Haube 93 gebildeten Raum angeschlossen und weist Turbinenechaufeln 95 auf, die, über eine geeignet angetriebene Welle 97 bewegt, das Heliumgas durch ein Ringrohr 99 drücken. Das Heliumgas verläßt das Ringrohr 99 in einem nicht dargestellten Bereich und tritt in einem oberen, mit 101 bezeichneten

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Abschnitt der Kammer 37 wieder ein. Der,obere Abschnitt 101 der Kammer 37 ist oberhalb der Haube 93 niit dem Rohr 45 verbunden, womit das zirkulierende Heliumgas durch das Rohr 45 zum Reaktorkern zurückkehrt, wo'es wieder aufgeheizt wird.

Die Einrichtungen, die den nacherhitzten Dampf vor und nach dem Röhrenbündel 11 des Nacherhitzers zuführen und sammeln, sind unterhalb des Röhrenbündels 11 angeordnet. Eine Speiseeinrichtung 23 weist einen Verteiler auf, dem über ein Zuführungsrohr 103 kalter Nacherhitzerdampf zugeführt wird. Der kalte Nacherhitzerdampf wird auf eine Vielzahl Speiseröhren 105. aufgeteilt, die dann durch den Betonpfropfen 53 in den Bereich unterhalb des Dampferzeugers 39 treten. Die Speiseröhren 105 werden unterhalb des Röhrenbündels 11 in geeigneter Lage geführt. Wie obenstehend erwähnt, zirkuliert der Nacherhitzerdampf in den Röhren des Röhrenbündels 11 im Macherhitzer schraubenförmig nach oben und wird dann wieder schraubenförmig nach unten geführt. Nachdem der hacherhitzte Dampf schraubenförmig nach unten geströmt ist, fördern ihn ' · Leitungsrohren 107, ausgehend von im Bereich unterhalb des Röhrenbündels 11 verteilten Stellen, in den Bereich oberhalb einer Durchführungsöffnung durch den Betonpfropfen 53. Die im nachfolgenden Teil nach unten gebogenen Leitungsröhren verlassen dann die Kammer 37 durch den Betonpfropfen 53 ^un<i führen zu einem Sammelkopf "25. Der in den Sammelkopf 25 eintretende heiße Nacherhitz er dampf strömt dann über ein Aus-, trittsrohr 109 zu einer nicht dargestellten Turbine, in der er von neuem expandiert.

Konstruktionseinzeiheiten des Röhrenbündels 11 des Nacherhitzers sind aus den Pig. 2 und 3 zu entnehmen. Das eigentliche Röhrenbündel 11 weist eine Vielzahl ringförmig koaxial angeordneter Röhrenreihen auf, von denen jede der Röhrenreihen jaus einer Vielzahl Röhren besteht. Die Röhren jeder Röhrenreihe sind schraubenförmig um eine gemeinsame Achse mit dem gleichen Radius gewunden. Das bedeutet, daß die Speiseröhren

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105 des kalten Nacherhitzerdampfes zu jeweils unterschiedlichen am Umfang an der Unterseite der verschiedenen ringförmigen Röhrenreihen verteilt angeordneten Stellungen verlaufen, wenn sie unterhalb des Dampferzeugers 39 abgebogen sind. Das gleiche gilt für die Leitungsröhren 107 des Uacherhitaer- ι dampfes. Eine Hälfte der Röhren 13 im Röhrenbündel. ,11 fördert den Nacherhitzerdampf im Röhrenbündel 11 schraubenförmig nach oben und die andere Hälfte der Röhren 13 im Röhrenbündel 11 leitet den Nacherhitzerdampf schraubenförmig wieder nach unten. Die Speiseröhren 105 sind auf diese Weise mit der einen Hälfte der Röhren 13 verbunden und die als Austrittsröhren verwendeten Leitungsröhren 107 sind an die andere Hälfte der Röhren I5 angeschlossen.

In der in den Pig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform sind die schraubenförmig nach oben führenden Röhren und die schraubenförmig nach unten führenden Röhren In getrennten vertikalen Reihen 15 angeordnet. Auf diese Weise weist die innere Reihe der schraubenförmigen Röhren im Röhrenbündel 11 einen Satz Aufströmröhren auf, in denen der Dampf schraubenförmig im Röhrenbündel 11 nach oben strömt und die unmittelbar benachbarte Reihe weist einen Satz Abströmröhren auf. Jede Röhre der inneren ringförmigen Reihe ist mit jeweils einer Röhre der unmittelbar benachbarten ringförmigen Reihe auf der Oberseite des Röhrenbündels 11 durch einen U-förmigen Rohrkrümmer 21 verbunden. Dies gilt ebenso für die anderen Reihen, womit jede schraubenförmige Röhre, in der im Röhrenbündel 11 Dampf nach oben strömt, durch einen U-förmigen Rohrkrümmer 21 mit einer schraubenförmigen Röhre verbunden ist, in der der Dampf im Röhrenbündel 11 schraubenförmig nach unten strömt. Um einen zu engen Radius des U-förmigen Rohrkrümmers 21 zu vermeiden» sind die Rohrpaare nicht unmittelbar einander benachbart, sondern sind, wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, mit geringem Abstand voneinander am Umfang angeordnet.

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Wird das Röhrenbündel 11 wie obenstehend beschrieben konstruiert, so befinden sich alle Eintritts- und Austrittsrohre am gleichen Ende des Röhrenbündels 11. Auf diese Weise v/erden Wärmeverluste vermieden, die ansonsten aufgrund des Dampf transports -von einem Ende des Röhrenbündels 11 zum anderen entstehen -würden. Außerdem kann der Raum, der normalerweise zum Transport vorgesehen wäre, durch zusätzliche Röhrenreihen ausgenutzt werden, die auf diese Weise die Kapazität des Röhrenbündels vergrößern. Anderenfalls kann der zur Unterbringung eines vorgegebenen Röhrenbündels erforderliche Platzbedarf verringert werden.

In Fig. 4 ist eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt. Anstatt daß alle Röhren jeweils einer Röhrenreihe den Dampf in der gleichen Richtung fortleiten, d.h. entweder nach oben oder nach unten, leiten aufeinanderfolgende Röhren jeder Röhrenreihe in Pig. 4 den Dampf nach oben bzw. nach unten. Die U-förmigen Rohrkrümmer 21 verbinden deshalb nicht wie in Mg.3 dargestellt Röhren verschiedener Röhrenreihen, sondern verbinden jeweils die nächstgelegene Röhre in der gleichen Röhrenreihe. Ein Vorteil der Konstruktion nach Fig. 4 ist, daß keine geradzahlige Anzahl Röhrenreihen 15 erforderlich ist, sondern nur eine geradzahlige Anzahl Röhren in jeder Reihe. Außerdem ist die zur Querverbindung zwischen Aufströmröhren und Abströmröhren erforderliche Höhe geringer als in der Ausführungsform nach den Pig. 2 und 3· Die Querverbindungen zwischen den Röhren können gleichzeitig mit der Herstellung der einzelnen Röhrenreihen gefertigt werden und nicht nach dem Zusammenfügen zweier benachbarter Röhrenreihen. Auf diese Weise werden Herstellungskosten eingespart. Aufgrund der Durchmischung von Aufströmröhren und Abströmröhren in jeder Röhrenreihe wird eine gleichmäßigere Temperaturverteilung erzielt als wenn alle Röhren einer gegebenen Röhrenreihe entweder Aufström- oder Abströmröhren sind. Schließlich führt ^: die Ausführungsform der Pig. 4 zu einer bezüglich der Unter-

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ORIGINAL INSPECTED

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drückung von Vibrätionen, die durch die Strömung hervorgerufen werden, günstigeren Anordnung und verringert aufgrund geringeren Strömungswiderstands den dampfseitigen Druckabfall.

Insgesamt gesehen führt die Erfindung zu einem verbeserten

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Wärmeaustauscher oder Dampferzeuger, insbesondere bei der Verwendung zur Dampferzeugung in einem gasgekühlten Kernreaktor. Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher weist ein Röhrenbündel mit schraubenförmig gewundenen Röhren auf, bei dem alle Ein- und Austrittsröhren am gleichen Ende des Röhrenbündels zusammengefaßt werden. Die Ausbildung "ermöglicht die Verwendung größerer Bündel bei gegebenem Raum und führt zu geringeren Wärmetransportverlusten. Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit der Erzeugung von Wasserdampf beschrieben wurde, läßt sie sich genauso gut auf andere Arten von Plussigkeits-Dampf-Systemen anwenden.

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Claims

Patentansprüche

M*) Wärmeaustai^scher rait wenigstens einem Röhrenbündel, das; eine Vielzahl dem Wärmeaustausch dienende Röhren aufweist, dadurch gekannzeichnet _t

daß die Röhren (15) des Röhrenbündels (11) in einer Vielzahl ringförmiger Röhrenreihen (15) koaxial angeordnet sind» wobei Jede Röhrenreihe (15) eine Vielzahl schraubenförmig mit gleichem Radius um eine Achse der Röhrenreihe (15) gewundene Röhren (15) aufweist,

daß Mantelrohre (17; 19) öle Strömung eines ersten erhitzten Wärmetausehmediums über die Röhren (15) leiten und ein zweites Wärmetauschmedium in den Röhren (15) erhitzen,

daß die Enden der Röhren (15) an einem Ende des Röhrenbündels (11} jeweils paarweise durch Verbindungsrohre (21) miteinander verbunden sind»

und daß am anderen Ende des Röhrenbündels (11) eine Speiseeinrichtung (25) vorgesehen ist* die jeweils der einen Röhre (15) der paarweise angeordneten Röhren (15) das zweite Wärmetauschmedium unter Druck zuführt und ein Sämmelkopf (25) das erhitzte zweite Wärmetauschmedium aus der jeweils anderen der paarweise angeordneten Röhren (15) aufnimmt.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 ₁ dadurch gekennzeichnet» daß die paarweise angeordneten Röhren (15) in benachbarten Röhrenreihen (15) liegen*
3* Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß die paarweise angeordneten Röhren (13) in der gleichen · Röhrenreihe (15) liegen*
4* Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche*

dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungerohre (21) D-förmige Bohrkrümmer sind.
5. Wärmeaustauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche« dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelrohre (17; 19) das erste Wärmetauschmedium in einer ersten Ströntungarichtung über die Höhren (13) zum anderen Ende des Höhrenbändels (11) leiten und dann in einer zweiten, der ersten Strösnragsrleitung entgegengesetzten Strömungsrichtung durch den von der inneren ringförmigen Röhrenreihe (15) gebildeten Baum leiten.
6. Wärmeaustauscher nach einem der Torhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das zweite Wärmetauschmeäium euführende Speiseeinrichtung (23) ein erstes Hüllrohr aufweist, von dem aus eine Vielzahl Verbindungsröhren (103) ausgeht, wobei jede Verbindungsröhre (105) mit jeweils einer Röhre (13) der paarweise angeordneten Röhren (13) verbunden ist, und daß der das zweite Wärmetauschmedium aufnehmende Sammlerkopf (25) ein zweites Hüllrohr aufweist, von dem aus eine Vielzahl weiterer Verbindungsröhren (107) ausgeht, wobei jede weitere Verbindungsröhre (107) mit jeweils der anderen Röhre (13) der paarweise angeordneten Röhren (13) verbunden ist.

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