Патент 2341751

Теплообменник

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в подогревателях питательной воды тепловых и атомных электростанций. Предложен теплообменник, содержащий корпус, внутри которого установлены центральный коллектор и вертикальные ширмы из труб, подключенных концами к соответствующим камерам центрального коллектора, причем каждая ширма выполнена, по меньшей мере, из одной П-образной секции с поперечными частями, установленными в корпусе одна над другой, и промежуточной частью, в которой внешние трубы установлены продольно со стороны корпуса, а внутренние трубы расположены со стороны коллектора. Внутренние трубы промежуточной части секции выполнены с дополнительными участками, изогнутыми в сторону центрального коллектора и размещенными между поперечными частями этой секции. При таком выполнении увеличивается средняя длина труб в каждой ширме, что приводит к снижению их количества в каждой ширме, а значит, и к увеличению скоростей в трубном и межтрубном пространствах ширм и интенсификации теплообмена, что снижает металлоемкость теплообменника. При этом снижаются тепловая и гидравлическая разверки в ширмах, что также улучшает теплообмен в ширмах и еще в большей степени снижает металлоемкость теплообменника. 2 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в подогревателях питательной воды тепловых и атомных электростанций.

Известен теплообменник, содержащий корпус, внутри которого установлены центральный коллектор и вертикальные ширмы из труб, подключенных концами к соответствующим камерам центрального коллектора, причем каждая ширма выполнена из П-образной секции с поперечными частями, установленными в корпусе одна над другой, и промежуточной частью, в которой трубы установлены продольно со стороны корпуса (см. авторское свидетельство СССР №368448, М. кл. F22G 1/00, 1973).

В таком теплообменнике в межтрубном пространстве ширм происходит теплообмен преимущественно при продольном обтекании труб, которое характеризуется относительно низкой интенсивностью теплообмена, что повышает требуемую поверхность теплообмена.

К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных (прототипом) является теплообменник, содержащий корпус, внутри которого установлены центральный коллектор и вертикальные ширмы из труб, подключенных концами к соответствующим камерам центрального коллектора, причем каждая ширма имеет П-образные секции с поперечными частями, установленными в корпусе одна над другой, и промежуточными частями, в которых внешние трубы установлены продольно со стороны корпуса, а внутренние трубы расположены продольно со стороны коллектора (см. SU 1780576 A3, М. кл. F22D 1/32, 1992).

В таком теплообменнике в межтрубном пространстве ширм происходит теплообмен преимущественно при поперечном обтекании труб, которое характеризуется относительно высокой интенсивностью теплообмена. Теперь для теплообменника требуется поверхность теплообмена, меньшая, чем для аналога.

Однако в каждой ширме прототипа внутренние трубы имеют длину, меньшую, чем длина наружных труб. Увеличение разницы в длинах наружных и внутренних труб приводит к снижению средней длины труб и соответственно к увеличению количества труб в каждой ширме при заданной поверхности теплообмена. Повышение количества труб в каждой ширме означает снижение скоростей в трубном и межтрубном пространствах, что ухудшает теплообмен в ширмах и приводит, в конце концов, к повышенной металлоемкости теплообменника.

Кроме того, разница в длинах труб в ширмах приводит к тепловой и гидравлической разверкам в ширмах, также определяющим низкую эффективность теплообмена и большую металлоемкость теплообменника.

Таким образом, недостатком прототипа является повышенная металлоемкость теплообменника.

Технической задачей изобретения является снижение металлоемкости теплообменника за счет повышения средней длины труб в ширмах, а также снижения в них тепловой и гидравлической разверок.

Техническая задача решается в теплообменнике, содержащем корпус, внутри которого установлены центральный коллектор и вертикальные ширмы из труб, подключенных концами к соответствующим камерам центрального коллектора, причем каждая ширма выполнена, по меньшей мере, из одной П-образной секции с поперечными частями, установленными в корпусе одна над другой, и промежуточной частью, в которой внешние трубы установлены продольно со стороны корпуса, а внутренние трубы расположены со стороны коллектора, при этом внутренние трубы промежуточной части секции выполнены с дополнительными участками, изогнутыми в сторону центрального коллектора и размещенными между поперечными частями этой секции.

Выполнение внутренних труб промежуточной части секции с дополнительными участками, изогнутыми в сторону центрального коллектора и размещенными между поперечными частями этой секции, увеличивает в каждой ширме длины внутренних труб и они, практически, сравниваются по длине с внешними трубами. Это увеличивает среднюю длину труб в каждой ширме. При заданной поверхности теплообмена увеличение средней длины труб приводит к снижению их количества в каждой ширме, а значит, и к увеличению скоростей в трубном и межтрубном пространствах ширм и интенсификации теплообмена, что снижает металлоемкость теплообменника.

При этом снижаются тепловая и гидравлическая разверки в ширмах, что также улучшает теплообмен в ширмах и еще в большей степени снижает металлоемкость теплообменника.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид теплообменника, на фиг.2 - узел I фиг.1.

Теплообменник содержит корпус 1, внутри которого установлены центральный коллектор с раздающей камерой 2 и собирающей камерой 3, а также вертикальные ширмы 4 из труб, подключенных входными и выходными концами соответственно к камерам 2 и 3 среды трубного пространства. Каждая ширма может быть выполнена из одной или нескольких П-образных секций (на фиг.1 показано четыре секции в каждой ширме).

Каждая П-образная секция ширмы выполнена с поперечными частями 5 и 6, установленными в корпусе 1 одна над другой, и промежуточной частью, в которой внешние трубы 7 установлены продольно со стороны корпуса 1, а внутренние трубы 8 расположены со стороны центрального коллектора. Внутренние трубы 8 промежуточной части секции выполнены с дополнительными участками 9, изогнутыми в сторону центрального коллектора и размещенными между поперечными частями 5 и 6 этой секции.

Корпус 1 выполнен с патрубком 10 подвода и патрубком 11 отвода среды межтрубного пространства.

Теплообменник при использовании его в качестве подогревателя питательной воды электростанции работает следующим образом.

В этом случае средой трубного пространства является питательная вода, а средой межтрубного пространства - греющий пар. Греющий пар подводят по патрубку 10 в корпус 1, где он на трубах ширм 4 конденсируется. Конденсат отводится из корпуса 1 по патрубку 11. Питательная вода последовательно проходит камеру 2, трубы ширм 4 и камеру 3. При этом вода подогревается за счет тепла конденсации пара.

Теплообменник, содержащий корпус, внутри которого установлены центральный коллектор и вертикальные ширмы из труб, подключенных концами к соответствующим камерам центрального коллектора, причем каждая ширма выполнена, по меньшей мере, из одной П-образной секции с поперечными частями, установленными в корпусе одна над другой, и промежуточной частью, в которой внешние трубы установлены продольно со стороны корпуса, а внутренние трубы расположены со стороны коллектора, отличающийся тем, что внутренние трубы промежуточной части секции выполнены с дополнительными участками, изогнутыми в сторону центрального коллектора и размещенными между поперечными частями этой секции.