Коллектор подвода или коллектор отвода воздуха теплообменного блока теплообменного аппарата

Коллектор подвода или коллектор отвода воздуха теплообменного блока теплообменного аппарата

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к конструкции коллекторов устройств для утилизации тепла отходящих от агрегатов газов, в частности для подогрева воздуха выхлопными продуктами сгорания, поступающими от компрессора газотурбинной установки газоперекачивающего агрегата на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

Известен коллектор теплообменника, содержащий входной и выходной патрубки, пакет пластин, концевые из которых вместе с крышками образуют коллекторы (RU, №2137076, 1999 г.).

Известны коллекторы подвода - отвода воздуха регенеративного воздухоподогревателя, в которые вварена общая трубная доска (RU, №17600, 2001 г., RU №2176051, 2001 г.).

Наиболее близким к заявленному техническому решению является коллектор подвода или отвода воздуха регенеративного воздухоподогревателя (RU, №31838, 2003 г.), содержащий обечайку в виде кругового цилиндра, в проем которой вварена трубная доска.

Конструкции известных технических решений не обладают высокой технологичностью, позволяющей снизить трудо- и материалозатраты при изготовлении устройства при одновременном обеспечении высокой прочности и надежности коллектора.

Поставленная задача решается за счет того, что согласно изобретению коллектор подвода или коллектор отвода воздуха теплообменного блока теплообменного аппарата типа регенеративного воздухоподогревателя выполнен в виде цилиндрической обечайки с проемом, в который вварена трубная доска, причем проекция на торец трубной доски криволинейного участка обечайки, образующего торец проема, расположена в пределах толщины трубной доски, соединение обечайки с трубной доской в плоскости поперечного сечения обечайки выполнено в угловом диапазоне γ=28-75°, а отношение площади проекции на указанную плоскость криволинейного участка обечайки, образующего торец проема, к площади проекции на эту плоскость соответствующего торца трубной доски составляет 0,048÷0,172.

Боковые кромки трубной доски могут быть выполнены трехгранными, при этом одна из граней выполнена с образованием в поперечном сечении контактирующего с обечайкой опорного участка, а примыкающие к ней грани могут быть выполнены - одна, примыкающая к поверхности трубной доски, обращенной в коллектор подвода или отвода воздуха, со скосом, образующим с плоскостью опорного участка угол α=(22-29)°, а другая, обращенная к внешней поверхности трубной доски, грань может быть выполнена со скосом, образующим с плоскостью опорного участка угол β=(25-35)°.

Трехгранные кромки трубной доски могут быть выполнены с шириной опорного участка, составляющей не менее 4,5% от общей толщины образующей трубную доску пластины. Грань со скосом α=(22-29)° может быть выполнена шириной, составляющей 5,9-12,5% от общей толщины пластины, а грань со скосом β=(25-35)° выполнена шириной, составляющей 79-89,6% от общей толщины пластины.

Трубная доска выполнена со сквозными отверстиями под концы теплообменных труб теплообменного блока, которые могут быть расположены рядами по высоте заготовки с шагом в осях в ряду, составляющим (1,5-2,8)·d, шагом рядов по высоте заготовки, составляющим (0,60-0,84)·d, где d - наружный диаметр теплообменной трубы, и со смещением отверстий в смежных рядах на (0,4÷0,6) величины шага в ряду.

Суммарная площадь сквозных отверстий в трубной доске под концы теплообменных труб теплообменного блока может составлять 56-85% от габаритной площади трубного поля в плоскости трубной доски, ограниченной по контуру, образованному совокупностью условных прямых, касательных к внешним кромках крайних отверстий в трубной доске, а площадь трубного поля составляет 0,75-0,94 от общей площади фронтальной проекции трубной доски.

Техническим результатом, обеспечиваемым изобретением, является снижение массы конструкции, обеспечение высокой ее технологичности, позволяющей снизить трудозатраты при изготовлении, при этом обеспечиваются высокая прочность коллектора и надежность его работы за счет повышения жесткости конструкции.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг.1 - коллектор подвода или отвода воздуха регенеративного воздухоподогревателя, главный вид;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - узел Б на фиг.2;

на фиг.4 - узел В на фиг.3.

Коллектор подвода или коллектор отвода воздуха 1 теплообменного блока теплообменного аппарата типа регенеративного воздухоподогревателя выполнен в виде цилиндрической обечайки 2 с проемом, в который вварена трубная доска 3, причем проекция на торец трубной доски 3 криволинейного участка обечайки, образующего торец проема, расположена в пределах толщины трубной доски 3, соединение обечайки 2 с трубной доской 3 в плоскости поперечного сечения обечайки 2 выполнено в угловом диапазоне γ=28-75°, а отношение площади проекции на указанную плоскость криволинейного участка обечайки, образующего торец проема, к площади проекции на эту плоскость соответствующего торца трубной доски составляет 0,048÷0,172.

Боковые кромки трубной доски 3 могут быть выполнены трехгранными. При этом одна из граней 4 может быть выполнена с образованием в поперечном сечении контактирующего с обечайкой опорного участка, а примыкающие к ней грани могут быть выполнены - одна 5, примыкающая к поверхности трубной доски 3, обращенной в коллектор подвода или отвода воздуха 1, со скосом, образующим с плоскостью опорного участка угол α=(22-29)°, а другая 6, обращенная к внешней поверхности трубной доски 3, грань может быть выполнена со скосом, образующим с плоскостью опорного участка угол β=(25-35)°.

Трехгранные кромки трубной доски 3 могут быть выполнены с шириной опорного участка, составляющей не менее 4,5% от общей толщины образующей трубную доску 3 пластины. Грань 5 со скосом α=(22-29)° может быть выполнена шириной, составляющей 5,9-12,5% от общей толщины пластины. Грань 6 со скосом β=(25-35)° может быть выполнена шириной, составляющей 79-89,6% от общей толщины пластины.

Трубная доска 3 может быть выполнена со сквозными отверстиями 7 под концы теплообменных труб теплообменного блока. Отверстия 7 могут быть расположены рядами по высоте заготовки с шагом в осях в ряду, составляющим (1,5-2,8)·d, шагом рядов по высоте заготовки, составляющим (0,60-0,84)·d, где d - наружный диаметр теплообменной трубы, и со смещением отверстий в смежных рядах на (0,4÷0,6) величины шага в ряду.

Суммарная площадь сквозных отверстий 7 в трубной доске 3 под концы теплообменных труб теплообменного блока может составлять 56-85% от габаритной площади трубного поля в плоскости трубной доски 3, ограниченной по контуру, образованному совокупностью условных прямых, касательных к внешним кромках крайних отверстий в трубной доске 3, а площадь трубного поля может составлять 0,75-0,94 от общей площади фронтальной проекции трубной доски.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Воздух, предназначенный для топки газотурбинной установки, поступает в компрессор, в котором подвергается сжатию, а затем по трубопроводу подвода через коллектор подвода нагреваемой среды и трубную доску подается в теплообменные трубы теплообменных блоков каждой секции. Продукты сгорания от турбины ГТУ поступают внутрь блока секции и омывают теплообменные трубы с нагреваемым воздухом. Проходя по теплообменным трубам блоков, воздух нагревается продуктами сгорания до температуры 440-450°С и через трубную доску поступает в коллектор отвода нагреваемой среды, из которого по трубопроводу подается на вход топки ГТУ.

Предлагаемое изобретение позволяет обеспечить высокую прочность коллектора и жесткость конструкции вследствие снижения деформаций, возникающих при работе регенеративного воздухоподогревателя под воздействием двух тепловых потоков - нагреваемой среды, проходящей через коллектор и его трубную решетку, и охлаждаемой среды, обтекающей обечайку и трубную решетку.

1. Коллектор подвода или коллектор отвода воздуха теплообменного блока теплообменного аппарата типа регенеративного воздухоподогревателя, характеризующийся тем, что он выполнен в виде цилиндрической обечайки с проемом, в который вварена трубная доска, причем проекция на торец трубной доски криволинейного участка обечайки, образующего торец проема, расположена в пределах толщины трубной доски, соединение обечайки с трубной доской в плоскости поперечного сечения обечайки выполнено в угловом диапазоне γ=28-75°, а отношение площади проекции на указанную плоскость криволинейного участка обечайки, образующего торец проема, к площади проекции на эту плоскость соответствующего торца трубной доски составляет 0,048-0,172.

2. Коллектор по п.1, отличающийся тем, что боковые кромки трубной доски выполнены трехгранными, при этом одна из граней выполнена с образованием в поперечном сечении контактирующего с обечайкой опорного участка, а примыкающие к ней грани выполнены одна, примыкающая к поверхности трубной доски, обращенной в коллектор подвода или отвода воздуха, со скосом, образующим с плоскостью опорного участка угол α=22-29°, а другая, обращенная к внешней поверхности трубной доски грань выполнена со скосом, образующим с плоскостью опорного участка угол β=25-35°.

3. Коллектор по п.2, отличающийся тем, что трехгранные кромки трубной доски выполнены с шириной опорного участка, составляющей не менее 4,5% от общей толщины образующей трубную доску пластины, грань со скосом α=22-29° выполнена шириной, составляющей 5,9-12,5% от общей толщины пластины, а грань со скосом β=25-35° выполнена шириной, составляющей 79-89,6% от общей толщины пластины.

4. Коллектор по п.1, отличающийся тем, что трубная доска выполнена со сквозными отверстиями под концы теплообменных труб теплообменного блока, причем отверстия расположены рядами по высоте заготовки с шагом в осях в ряду, составляющим (1,5-2,8)·d, шагом рядов по высоте заготовки, составляющим (0,60-0,84)·d, где d - наружный диаметр теплообменной трубы, и со смещением отверстий в смежных рядах на 0,4-0,6 величины шага в ряду.

5. Коллектор по п.4, отличающийся тем, что суммарная площадь сквозных отверстий в трубной доске под концы теплообменных труб теплообменного блока составляет 56-85% от габаритной площади трубного поля в плоскости трубной доски, ограниченной по контуру, образованному совокупностью условных прямых, касательных к внешним кромкам крайних отверстий в трубной доске, а площадь трубного поля составляет 0,75-0,94 от общей площади фронтальной проекции трубной доски.