Теплообменник

Теплообменник

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в качестве конвективных поверхностей нагрева котлоагрегатов, водяных экономайзеров. Сущность изобретения: теплообменник содержит подводящий и отводящий коллекторы, в которые параллельно включены четные и нечетные змеевиковые трубы, имеющие одинаковую длину и образующие шахматный пучок. Степень оребрения у четных и нечетных змеевиков различна, а внутренние диаметры труб змеевиков с различной степенью оребрения выбраны в соответствии с заданным соотношением. 3 ил. сл с

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (я)э F 28 F 1/24, F

ГОСУДАРСТВЕН Ъ|Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4912603/06 (22) 19.02,91 (46) 23.11.92. Бюл. М 43 (71) Саратовский политехнический институт (72) В.А. Медведев, А. В. Кузьмин, Н. В. Пономарев и Ю. И. Акимов (56) Г. И, Левченко, И. Д, Лисейкин, А. М.

Копелиович. Оребрение поверхности нагрева паровых котлов. М.: Энергоатомиздат, 1986,с.168.

Зоэ B. Н., Демб Э. П., Медведев В. А, Промышленное опробование конвективных поверхностей нагрева из чередующихся змеевиков с продольным и поперечным оребрением /Комбинированные теплоэнергетические установки: Межвуз. научн. сб.

Саратов, Сарат. политехн. ин-т, 1989, с. 6163 — прототип/.

Авторское свидетельство СССР

М 846982, кл. F 28 F 1/24, 1978.

Гидравлический расчет котельных агрегатов. /Нормативный метод/. /Под ред. В.А.

Локшина и др. — M. Энергия, 1978, с. 256.

Изобретение относится к котельной технике и может быть использовано в качестве конвективных поверхностей нагрева котлоагрегатов, например, водяных экономайзеров.

Как показывает анализ отечественной и зарубежной научно-технической и патентной литературы в настоящее время интенсивно ведется разработка оребренных поверхностей нагрева и их внедрение в качестве конвективных элементов различных теплообменных устройств, В частности, применение таких поверхностей в котлоагрегатах позволяет интенсифицировать теплообмен, существенно снизить расход металла, находящегося под давлением, . Ы2 1 776969 А1 (54) ТЕПЛООБМЕННИК (57) Использование: в качестве конвективных поверхностей нагрева котлоагрегатов, водяных экономайзеров. Сущность изобретения; теплообменник содержит подводящий и отводящий. коллекторы, s которые параллельно включены четные и нечетные змеевиковые трубы, имеющие одинаковую длину и образующие шахматный пучок. Степень оребрения у четных и нечетных змеевиков различна, а внутренние диаметры труб змеевиков с различной степенью оребрения выбраны в соответствии с заданным соотношением. 3 ил. уменьшить габариты, сократить затраты мощности на преодоление гидравлических и аэродинамических сопротивлений и, в конечном итоге, получить экономию затрат по энергетическому оборудованию в целом.

Из множества оребренных теплообменников, используемых в котлоагрегатах, можно выделить. два основных типа— теплообменники из труб с продольным и с поперечным оребрением. Такие теплообменники описаны в книге "Оребренные поверхности нагрева паровых котлов"/

Г. И, Левченко, И. Д. Лисейкин, А. M. Копелиович и др. — М.: Энергоатомиэдат. 1986.—

168 с.

1776969

20

Недостатком теплообменников из труб с продольным оребрением является малая степень оребрения, Повышение ее за счет увеличения высоты ребра приводит к увеличению продольных шагов труб в пучке, что, кроме снижения тепловой эффективности ребер, отрицательно сказывается на эффективности теплообменника в целом, В теплообменниках из труб с поперечными ребрами возможно получение более высокого коэффициента оребрения как за счет увеличения высоты ребер, так и за счет уменьшения шага между ребрами. В этом случае увеличение степени оребрения не ведет к снижению эффективности ребер, как в теплообменнике из труб с продольным оребрением. Но уменьшение шага между ребрами увеличивает вероятность их загрязнения, что существенно снижает. преимущества таких теплообменников.

Примером теплообменника, сочетающего в той или иной мере преимущества теплообменников с продольным и поперечным оребрением может служить теплообменник, описанный в статье Зоз В. Н., Демб Э. П., Медведев В. А. Промышленное опробование кон вективных поверхностей нагрева из чередующихся змеевиков с продольным и поперечным оребрением /(Комбинированные теплоэнергетические установки: Межвуз. научн. сб. Сарат. политехн. ин-т, 1989. с, 61-63. выполненный по а. с. М 846982 I СССР/, который принимается в данном случае эа прототип. Этот теплообменник содержит подводящий и отводящий коллекторы, в которые параллельно включены четные и нечетные змеевики из труб, имеющих одинаковую длину, которые образуют шахматный пучок, причем степень оребрения у четных и нечетных змеевиков различна. Такой теплообменник меньше загрязняется наружными отложениями, компактен, удобен в эксплуатации, поскольку имеется возможность свободного выдвижения аварийных змеевиков в горизонтальном направлении при ремонтных работах. Однако ему присущ и существенный недостаток, Теплообменник обладает неравномерностью тепловосприятия параллельно включенных четных и нечетных змеевиков, имеющих различную степень оребрения /поверхность нагрева/ при равных внутренних проходных сечениях, т.е. при одинаковом расходе теплоносителя.

Причиной тепловой разверки между змеевиками с различной степенью оребрения является их конструктивная нетождественность. Известно, что тепловые разверки в условиях эксплуатации теплообменника приводят к нежелательным температурным разверткам и напряжениям в его конструктивных элементах, снижению показателей надежности /4/.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности путем уменьшения температурных разверок между четными и нечетными змеевиками теплообменника.

Поставленная цель достигается тем, что в теплообменнике, содержащем подводящий и отводящий коллекторы, в которые параллельно включены четные и нечетные змеевики из труб, имеющих одинаковую длину и образующих шахматный пучок, причем степень оребрения у четных и нечетных змеевиков различна, а внутренние диаметры труб змеевиков с различной степенью оребрения выбраны в соответствии с соотношением д 0,5

0,97 — 1,03,, бг 9 1 где d1 и бг, р1 и p2 — соответственно внутренние диаметры труб и степень /коэффициент/ оребрения раэнотипных змеевиков.

Отличительным признаком заявляемого технического решения от прототипа является соотношение внутренних диаметров труб змеевиков с различной степенью оребрения. Этот признак обусловливает соответствие предлагаемого технического решения критерию "новизна".

В результате анализа известных решений авторами заявки не было обнаружено технического решения с указанным выше отличительным от прототипа признаком. В то же время использование указанного отличительного признака позволяет уменьшить температурные раэверки между чередующимися конструктивно нетождественными змеевиками в теплообменнике и таким образом повысить эксплуатационную надежность теплообменника в целом. Изложенное позволяет сделать вывод о том, что заявленное решение соответствует критерию "существенные отличия" как новая совокупность признаков.

В реальных условиях эксплуатации предлагаемого теплообменника, в связи с различными проходными сечениями четных и нечетных змеевиков, расход теплоносителя в этих змеевиках так же различен. Это приводит /в соответствии с уравнением теплового баланса/ к увеличению приращения температуры в змеевиках с меньшим проходным сечением. Снизится температурная разверка между конструктивно нетождественными змеевиками.

1776969

На фиг. 1 изображен предлагаемый теплообменник; на фиг. 2 — разрез Б-Б на фиг.

1; на фиг. 3 — вид по стрелке Б на фиг. 2, Как видно на фиг, 1 и на фиг. 2, предлагаемый теплообменник содержит подводя- 5 щий 1 и отводящий 2 коллекторы, в которые параллельно включены четные 3 с продольным оребрением и нечетные 4 с поперечным оребрением змеевики из труб, имеющих одинаковую длину и образующих шахматный 10 пучок 5, причем степень оребрения у четных и нечетных змеевиков различна, а внутренние диаметры труб змеевиков с различной степенью оребрения в соответствии с соотношением /1/. 15

Доказательство существования максимального положительного эффекта в предлагаемом интервале изменения соотношения внутренних диаметров конструктивно нетождественных змеевиков и отсутствие такого 20 эффекта за пределами этого интервала дано в приложении к описанию изобретения, Расчеты показали, что в предлагаемом теплообменнике температурную разверку можно снизить только выполнив различными про- 25 ходные сечения конструктивно нетождественных змеевиков, Таким образом, предложенный теплообменник полностью сохраняет все конструктивные и теплотехнические преиму- 30 щества прототипа, а также позволяет обеспечить повы.шение эксплуатационной надежности путем уменьшения температурных разверок между змеевиками теплообменника. Выполнение проходных сечений чет- 35 ных и нечетных змеевиков в предложенном соотношении возможно несколькими способами: — применением труб с различными внутренними диаметрами, при постоянных на- 40 ружных /т,е. труб с разной толщиной стенки/; — применением труб с различными наружными диаметрами при постоянной толщине стенки труб.

В рабочем состоянии поток греющего теплоносителя /например, дымовых газов/ будет омывать теплообменник в перпендикулярном к трубному пучку направлении.

Нагреваемая среда /например. вода/ будет двигаться внутри труб конструктивно нетождественных четных 1 и нечетных 2 змеевиков. Выполнение внутренних диаметров труб четных змеевиков меньшими, чем у труб нечетных змеевиков, приводит соответственно к уменьшению расхода воды в четных змеевиках, т.е. к возрастанию в них приращения температуры воды. В результате этого происходит выравнивание температур воды на выходе из конструктивно нетождественных змеевиков 1 и 2, что, в свою очередь, приводит к снижению температурной разверки между змеевиками теплообменника.

Формула изобретения

Теплообменник, содержащий подводящий и отводящий коллекторы и плоские змеевиковые трубы одинаковой длины, расположенные в чередующемся порядке с образованием шахматного пучка, причем смежные змеевиковые трубы имеют различную степень оребрения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, внутренние диаметры смежных змеевиковых труб выполнены в соответствии с соотношением

0,5

0.97 < — +) 1,03, с г у1 где о1 — внутренний диаметр одной змеевиковой трубы ряда;

p< — степень оребрения этой трубы ряда; бг — внутренний диаметр смежной змеевиковой трубы: а — степень оребрения смежной змеевиковой трубы, 1776969

Составитель

Техред М.Моргентал

Редактор Т. Шагоаа

Корректор Н. бучок

Производственно-иэдэтвльский комбинат "Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4114 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-36, Раушская наб.,4/6