Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Пасивна система охолодження басейну витримки, що містить чотири петлі, дві з яких забезпечують стовідсоткове тепловідведення, кожна з яких складається із з'єднаних між собою встановленого в басейні витримки теплообмінника вода-вода та введеного в одну з двох башт охолодження теплообмінника вода-повітря, яка відрізняється тим, що теплообмінник вода-вода виконано у вигляді випаровувальних ділянок пакета теплопередавальних елементів випаровувально-конденсаційного типу, конденсаційні ділянки яких складають теплообмінник вода-повітря, а транспортні ділянки цих елементів з'єднують обидва теплообмінники.

2. Пасивна система охолодження басейну витримки за п. 1, яка відрізняється тим, що конденсаційні ділянки пакета теплопередавальних елементів випаровувально-конденсаційного типу споряджено ребрами.

Текст

1. Пасивна система охолодження басейну витримки, що містить чотири петлі, дві з яких забезпечують стовідсоткове тепловідведення, кожна з яких складається із з'єднаних між собою встановленого в басейні витримки теплообмінника вода 3 тримки до атмосферного повітря здійснюється шляхом конвекції або природної циркуляції (процесу перенесення теплоти при переміщенні об'ємів рідини або газу в просторі від ділянки з однією температурою до ділянки з іншою температурою) води в замкненому контурі. Низька інтенсивність прогрівання шару води в пластинчастому теплообміннику вода-вода шляхом теплопровідності і конвекції та низька інтенсивність передачі теплоти конвективним потоком води при незначній її швидкості при природній циркуляції обумовлюють невисокий рівень ефективності даної системи. Тому для забезпечення достатнього рівня теплопередачі потрібно збільшувати теплообмінну поверхню системи та пропускну здатність трубопроводів, що призведе до значних масогабаритних характеристик системи охолодження та відповідно до значної її вартості. Надійність цієї системи також перебуває на недостатньо високому рівні, тому що її працездатність залежить від герметичності всіх її оболонкових складових, що повинні мати значну поверхню теплообміну (і, відповідно, велику протяжність шовних з'єднань), а саме - пластинчастого теплообмінника вода-вода в басейні витримки, теплообмінника вода-повітря в довкіллі та з'єднувальних трубопроводів між ними. Зокрема, до найбільш уразливих складових системи відносно втрати її щільності належить пластинчастий теплообмінник з характерною для нього великою протяжністю з'єднувальних швів. Хоча пластинчасті теплообмінники характеризуються компактністю, малою масою та дають можливість використання будь-якої схеми руху теплоносіїв: прямотечії, протитечії, перехресної течії, але в той же час вони характеризуються значною вірогідністю утворення тріщин внаслідок концентрації напружень на з'єднувальних зварних або паяних швах, кількість яких в порівнянні, наприклад, з трубчастими теплообмінниками є великою. При утворенні нещільностей в будь-якому із складових елементів системи, наприклад в результаті дії корозійних процесів під час тривалої експлуатації системи, вся система виходить з ладу та потребує ремонту. Втрата герметичності цієї системи може призвести до потрапляння радіоактивних матеріалів в довкілля. В основу корисної моделі поставлено задачу створення пасивної системи охолодження басейну витримки, в якій нова конструкція складових елементів дозволила б забезпечити ефективність, надійність та попередження потрапляння радіоактивних матеріалів в довкілля при збереженні її повної пасивності. Поставлена задача вирішується тим, що в пасивній системі охолодження басейну витримки, що містить чотири петлі, дві з яких забезпечують стовідсоткове тепловідведення, кожна з яких складається із з'єднаних між собою встановленого в басейні витримки теплообмінника вода-вода та введеного в одну з двох башт охолодження теплообмінника вода-повітря, згідно з корисною моделлю, теплообмінник вода-вода виконано у вигляді випаровувальних ділянок пакета теплопередавальних елементів випаровувально-конденсаційного типу, конденсаційні ділянки яких складають теплообмінник вода-повітря, а транспортні ділянки цих 64414 4 елементів з'єднують обидва теплообмінники. Конденсаційні ділянки пакета теплопередавальних елементів випаровувально-конденсаційного типу можуть бути споряджено ребрами. Виконання теплообмінника вода-вода у вигляді випаровувальних ділянок пакета теплопередавальних елементів випаровувальноконденсаційного типу, конденсаційні ділянки яких складають теплообмінник вода-повітря, а транспортні ділянки цих елементів з'єднують обидва теплообмінники, причому конденсаційні ділянки пакета теплопередавальних елементів випаровувально-конденсаційного типу можуть бути споряджені ребрами, дозволяє забезпечити високу ефективність пасивної системи охолодження басейну витримки за рахунок того, що теплопередачу між просторово розділеними басейном витримки і кінцевим поглиначем теплоти, за який використовують атмосферне повітря, виконують теплопередавальні елементи випаровувально-конденсаційного типу, що мають високу еквівалентну теплопровідність (відношення величини теплового потоку, який передається, до площі поперечного перерізу та перепаду температури на одиниці довжини), на декілька порядків вищу теплопровідності кращих теплопровідних матеріалів, та характеризуються високою інтенсивністю теплообміну на їх випаровувальних та конденсаційних ділянках, що в підсумку забезпечує високу ефективність пропонованої пасивної системи охолодження басейну витримки. Надійність роботи цієї системи забезпечується за рахунок надійності роботи кожного з автономно працюючих теплопередавальних елементів випаровувально-конденсаційного типу, причому малоймовірний вихід з ладу одного чи навіть кількох теплопередавальних елементів або погіршення їх теплопередавальних характеристик не призведе до погіршення роботи системи охолодження в цілому. Вихід з ладу окремого теплопередавального елемента не призводить до відмови пасивної системи охолодження, яка може функціонувати в подальшому при незначному зменшенні сумарної теплопередавальної спроможності, а заміна при необхідності одного чи кількох теплопередавальних елементів не потребує демонтажу пасивної системи охолодження, що відповідає вимогам міжнародних нормативних документів. Попередження потрапляння радіоактивних матеріалів в довкілля при роботі даної пасивної системи охолодження, що є важливою функцією контурів охолодження ядерного реактора, які повинні виконувати роль бар'єрів, що перешкоджають поширенню радіоактивних матеріалів в навколишнє середовище або проникненню в систему теплоносія і пов'язані з нею системи неприйнятних хімічних речовин, здійснюється за рахунок того, що в кожному з теплопередавальних елементів існує подвійний бар'єр на шляху між басейном витримки і атмосферним повітрям, а саме стінка теплопередавальних елементів на їх ділянках випаровування, що знаходяться в басейні витримки, де можуть з'явитися радіоактивні матеріали, та на ділянках конденсації, розміщених в довкіллі. Якщо в якомусь з теплопередавальних елементів з'явиться пошкодження на ділянці випаровування, то 5 на ділянці конденсації радіоактивні матеріали будуть утримуватися всередині корпусу цього теплопередавального елемента. Пасивність системи визначається тим, що всі складові даної системи охолодження басейну витримки починають функціонувати, коли до їх ділянок випаровування надходить теплота незалежно від будь-якого втручання оператора. Для початку роботи системи не потрібні будь-які сигнали управління, так само як і підведення живлення. При цьому виключається вплив на роботу пасивної системи охолодження помилок людини. Технічна суть та принцип дії запропонованої пасивної системи охолодження басейну витримки пояснюється кресленням. На кресленні зображена пасивна система охолодження басейну витримки у розрізі. Пасивна система охолодження басейну витримки включає в себе оболонку біологічного захисту 1 з камерою зберігання 2 в ній. Башта охолодження 3, що сполучена з атмосферним повітрям 4, розміщена зовні оболонки 1. Теплопередавальні елементи 5 перетинають оболонку біологічного захисту 1 транспортними ділянками 6 через ущільнення 7. Ділянки конденсації 8 теплопередавальних елементів 5 споряджені ребрами 9 та встановлені в башті охолодження 3, а їх випаровувальні ділянки 10 без ребер встановлено у камері зберігання 2. В камері зберігання 2 розміщені тепловиділяючі елементи 11 та направляюче загородження 12 для створення направленого руху рідинного теплоносія 13. Пасивна система охолодження басейну витримки працює наступним чином. Теплопередавальні елементи 5 встановлюють так, що їх випаровувальні ділянки 10 знаходяться у верхній частині камери зберігання 2 поблизу направляючого загородження 12, а конденсаційні ділянки 8 з ребрами 9 на них - у башті охолодження 3. Відсутність контакту між внутрішнім об'ємом оболонки біологічного захисту 1 та навколишнім атмосферним повітрям 4 забезпечується ущільненням 7. В камері зберігання 2 розміщені тепловиділяючі елементи (відпрацьоване ядерне паливо) 11, які нагрівають рідинний теплоносій на основі води 13. Нагрітий теплоносій 13 за рахунок природної циркуляції, що встановлюється в камері 2, піднімається у верхню частину цієї камери зберігання 2 та крізь направляюче загородження 12 направляється до випаровувальних ділянок 10 теплопередавальних елементів 5 та нагріває ці ділянки, при цьому охолоджуючись та опускаючись вниз. Охолоджений при проходженні крізь ряди випаровувальних ділянок 10 теплопередавальних елементів 5 рі 64414 6 динний теплоносій 13 опускається в нижню частину камери 2 та знову в умовах природної циркуляції рухається до тепловиділяючих елементів 11. При нагріванні випаровувальних ділянок 10 теплопередавальних елементів 5 теплоносій всередині їх корпусів випаровується або кипить і, рухаючись у вигляді пари за рахунок перепаду температури між ділянками 10 і 8 теплопередавальних елементів 5, переносить підведений до ділянок 10 тепловий потік за рахунок прихованої теплоти пароутворення до ділянок конденсації 8 теплопередавальних елементів 5. Тут теплоносій теплопередавальних елементів 5 конденсується, нагріваючи зовнішню поверхню корпусів теплопередавальних елементів 5 з ребрами 9. Атмосферне повітря 4 нагрівається від конденсаційних ділянок 8 теплопередавальних елементів 5 та піднімається вверх і виходить з башти охолодження 3, а холодне повітря надходить знизу і проходить знизу вверх крізь башту охолодження 3. Ця система охолодження працює пасивно і не потребує ні енергоживлення, ні сигналів управління для своєї роботи, як і втручання оператора. Виготовлена та досліджена модель фрагмента пасивної системи охолодження, що мала у своєму складі оболонку з жерсті, в яку заливалась вода, встановлювався ТЕН (трубчастий електронагрівач) для підігрівання води та направляюче загородження. Поблизу направляючого загородження встановлювалася випаровувальна ділянка теплопередавального елемента, споряджена ребрами конденсаційна ділянка якого встановлювалася зовні оболонки. В результаті проведених дослідів було встановлено наступне: - теплопередавальний елемент починав працювати через кілька хвилин після подачі живлення на ТЕН, про що свідчило підвищення температури корпусу на всіх його ділянках, - навколо ділянки конденсації теплопередавального елемента встановлювався рух повітря знизу вверх; - як кінцевий поглинач теплоти, що виділялася ТЕНом, використовувалося атмосферне повітря, а теплопоглинання відбувалось шляхом підняття температури повітря поблизу ділянки конденсації та передачі теплового потоку все новим порціям повітря; - ефективність роботи пропонованої системи визначається ефективністю роботи її основних складових елементів, теплопередача в яких здійснюється за рахунок використання замкнутого випаровувально-конденсаційного циклу. 7 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 64414 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Passive cooling system of a swimming pool

Автори англійською

Nishyk Oleksandr Pavlovych, Hershuni Oleksandr Naumovych, Tkachuk Ruslan Vasyliovych

Назва патенту російською

Пассивная система охлаждения бассейна выдержки

Автори російською

Нищик Александр Павлович, Гершуни Александр Наумович, Ткачук Руслан Васильевич

МПК / Мітки

МПК: G21C 15/00

Мітки: басейну, система, витримки, охолодження, пасивна

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/4-64414-pasivna-sistema-okholodzhennya-basejjnu-vitrimki.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пасивна система охолодження басейну витримки</a>

Подібні патенти