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Plate heat exchanger – inertia flywheel performance in loss of flow transient

  • T. Abou-El-Maaty und A. Abd-El-Hady
Veröffentlicht/Copyright: 5. April 2013
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Abstract

One of the most versatile types of heat exchangers used is the plate heat exchanger. It has principal advantages over other heat exchangers in that plates can be added and/or removed easily in order to change the area available for heat transfer and therefore its overall performance. The cooling systems of Egypt's second research reactor (ETRR 2) use this type of heat exchanger for cooling purposes in its primary core cooling and pool cooling systems. In addition to the change in the number of heat exchanger cooling channels, the effect of changing the amount of mass flow rate on the heat exchanger performance is an important issues in this study. The inertia flywheel mounted on the primary core cooling system pump with the plate heat exchanger plays an important role in the case of loss of flow transients. The PARET code is used to simulate the effect of loss of flow transients on the reactor core. Hence, the core outlet temperature with the pump-flywheel flow coast down is fed into the plate heat exchanger model developed to estimate the total energy transferred to the cooling tower, the primary side heat exchanger temperature variation, the transmitted heat exchanger power, and the heat exchanger effectiveness. In addition, the pressure drop in both, the primary side and secondary side of the plate heat exchanger is calculated in all simulated transients because their values have limits beyond which the heat exchanger is useless.

Kurzfassung

Der Plattenwärmetauscher ist einer der am vielseitigsten einsetzbaren Wärmetauscher. Insbesondere bietet er die Möglichkeit einzelne Platten leicht hinzuzufügen bzw. auszubauen, um die zur Verfügung stehende Wärmeaustauschfläche und damit die Leistung des Wärmetauschers zu verändern. Im zweiten ägyptischen Forschungsreaktor (ETRR 2) werden Plattenwärmetauscher im primären Kern- und Beckenkühlsystem eingesetzt. In diesem Beitrag wird der Einfluss der Änderung der Anzahl der Kühlkanäle (durch Veränderung der Plattenanzahl) sowie der Einfluss einer sprunghaften Verringerung des Eintrittsmassenstroms, z. B. nach einer Schnellabschaltung, auf die Leistung des Wärmetauschers untersucht. Das zur Berechnung dieses Verhaltens entwickelte thermohydraulische Modell wird in diesem Beitrag beschrieben. Bei einer Loss of Flow Transiente hat die Trägheit des Schwungrads der Primärsystempumpe eine verzögernde Wirkung auf die Abnahme des Eintrittsmassenstroms des Wärmetauschers, der direkt hinter der Pumpe angeordnet ist. Um den Einfluss auf den Kern eines Forschungsreaktors zu berechnen wurde zusätzlich das Programm PARET verwendet. Die Kopplung des Modells und des Programms erfolgt über den Eintrittsmassenstrom in den Kern nach dem Durchlauf des Wärmetauschers und der Nachzerfallsleistung des Kerns. Berechnet wird die mittlere Kernaustrittstemperatur. Durch eine Variation der Eingabeparameter lässt sich so der Verlauf der Kernaustrittstemperatur bestimmen. Auch die Druckdifferenzen auf der Primär- und der Sekundärseite des Plattenwärmetauschers werden bei allen Transientenrechnungen mit berücksichtigt, da ihre Größen nur innerhalb einer vom jeweiligen Plattenwärmetauscher abhängigen Bandbreite liegen dürfen, um einen sinnvollen Betrieb zu gewährleisten.


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Received: 2008-11-09
Published Online: 2013-04-05
Published in Print: 2009-04-01

© 2009, Carl Hanser Verlag, München

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