Тепловое аккумулиров ание энергии

Предварительно напряженные чугунные сосуды давления

В начале 1960-х гг. вариант конструкции предварительно напряженного чугунного сосуда был разработан и реализо­ван фирмой Siempelkamp Giesserei KG в Крефельде (ФРГ). В этой конструкции используются сплошные или полые блоки подходящего размера из чугуна, обработанные механически. Точность их взаимного расположения обеспечивается спе­циальными фиксаторами. В дополнение к общим преимуще­ствам предварительно напряженных конструкций указывается на ряд других достоинств чугунных сосудов [4.20—4.25]:

— чугун имеет высокую прочность на сжатие (около 1000 МПа, т. е. в 20 раз больше, чем у бетона), что позволяет уменьшить толщину стенки и массу сосуда и основания;

— чугун применим при высоких температурах, так что для него не требуется систем охлаждения стенки или облицовки;

— ПЧСД сооружаются из стандартных блоков, выпускае­мых промышленностью, и могут быть при необходимости де­монтированы и смонтированы вновь.

ПЧСД был разработан как альтернативный вариант для западногерманского высокотемпературного реактора THTR мощностью 300 МВт. В 1972 г. была построена и испытана его модель в масштабе 1:7,5 (рис. 4.19). Первым промыш­ленным ПЧСД был аккумулятор энергии в виде сосуда вы­сокого давления, который использовался в системе привода регулирующих стержней реактора THTR (рис. 4.20 и 4.21). Его основные данные следующие [4.25]: аккумулирующая среда — гелий; рабочее давление 23,0 МПа; внутренний объем 17,5 м3; общая масса 200 т. Для изготовления сосуда исполь­зовались чугун с чешуйчатым графитом и струны арматуры диаметром 7 мм из стали 1670 (предел текучести 1470 МПа, предел прочности на разрыв 1670 МПа).

ПЧСД больших размеров были разработаны из чугуна с чешуйчатым или сферическим графитом для аккумулирова­ния воздуха и горячей воды под давлением. Были предло­жены ПЧСД для аккумулирования сжатого воздуха с целью быстрого запуска газовой турбины мощностью 100 МВт (разд. 7.3.3 и рис. 7.7).

На рис. 4.22 показан вертикальный ПЧСД объемом 2000 м3 на давление 6,0 МПа с холодной облицовкой, пред­назначенный для аккумулирования со скользящим давле-

Рис. 4.21. Гелиевый ПЧСД на 23,0 МПа привода регулирующих стержней установки в Шмехаузене (ФРГ) [4.25, 4.32].

/ — чугунная поверхность стенки; 2 — предварительно напряженное кольцо; 5 — предварительно напряженный стержень; 4 — вентиляционная труба; 5 — обшивка; € — крышка лаза; 7 — газовый канал; 8 — закрепленная опора; 9 — деталь напря­гающей колодки с защитными пластинами; І0 — подвижная опора; // — труба слива.

ниєм. На рис. 4.23 представлен горизонтальный ПЧСД, соб­ранный из колец промышленного производства, предвари­тельно напряженных на заводе для создания в них окружных напряжений. Кольца соединяются осевыми струнами в мо­дульный аккумулирующий сосуд вытеснительного типа, длина которого и соответственно емкость могут быть выбраны в за­висимости от конкретных потребностей. Турбулентное сме­шение устраняется применением лабиринтной системы, анало­гичной показанной на рис. 4.25. Были разработаны [4.23)1 ПЧСД объемом до 8000 м3.

Входные и выходные патрубки расположены на днищах. Кроме основных вводов для зарядной и разрядной труб здесь

могут быть расположены подсоединительные штуцеры мень­ших диаметров для предохранительного клапана, датчиков давления, дренажных труб и т. д. С целью уменьшения числа отверстий в днищах могут быть использованы коаксиальные патрубки.

Патрубки соединены с корпусом сосуда посредством фланца, защищенного от возможных движений облицовки. Трубы больших диаметров могут быть снабжены вставками с соплами Вентури для ограничения расхода в случае раз­рыва трубы.