ВХОДНАЯ КАМЕРА ТЕПЛООБМЕННИКА Российский патент 1995 года по МПК F28F9/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности, к теплообменным аппаратам и может быть использовано в энергетической и химической промышленности.

Известна конструкция входной камеры теплообменника, где в пределах поперечного габарита пучка дополнительно размещены стержни, жестко соединенные с внутрикорпусными устройствами теплообменника [1]
Недостатком известной конструкции является то, что установка стержней уменьшает поверхность теплообмена теплообменника и увеличивает металлоемкость. Кроме того, установка стержней по вершинам треугольной разбивки пучка неравномерно распределяет поток рабочей среды по периметру пучка и может вызвать увеличение скорости на каком-либо участке пучка, и возникновение вибрации труб и их износ о дистанционирующие элементы, что снижает надежность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является входная камера теплообменника, содержащая теплообменный трубный пучок, заключенный в кожух с патрубком входа рабочей среды. В камере входа трубчатый пучок охватывает экран, состоящий из двух перфорированных обечаек, установленных коаксиально с зазором между собой и кожухом и взаимным смещением отверстий [2]
Недостатком известной входной камеры является ее большое гидравлическое сопротивление и низкая надежность, обусловленная тем, что поток рабочей среды равномерно распределяется по полостям экрана, но все выходные струи рабочей среды из экрана прямо действуют на периферийные трубы пучка и вызывают их вибрацию, что вызывает интенсивный износ стенок труб. Кроме того, конструкция не предусматривает возможность температурного расширения обечаек, что может вызвать в элементах камеры температурные напряжения.

Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности теплообменника.

Входная камера теплообменника, содержащая кожух с патрубком для подвода рабочей среды, охватывающий пучок теплообменных труб, закрепленных в трубной доске, и экран в виде обечайки, размещенной коаксиально кожуху и с зазором к нему, причем один торец экрана жестко соединен с перегородкой, имеющей отверстия, соосные периферийным трубам пучка, и расположенной с зазором к трубной доске, а указанный технический результат достигается тем, что она снабжена закрепленным в зазоре между трубной доской и перегородкой распределительным кольцом с отверстиями для прохода рабочей среды и отверстиями, аналогичными упомянутым отверстиям перегородки, при этом последняя выполнена в виде кольца, другой торец экрана соединен с кожухом, а в соосных отверстиях перегородки и распределительного кольца с вылетом на обе стороны установлены втулки, с гарантированным зазором охватывающие периферийные трубы пучка и жестко закрепленные в распределительном кольце, что является сущностью изобретения.

Предлагаются варианты исполнения входной камеры, заключающиеся в том, что втулки установлены в упомянутых отверстиях в несколько рядов; что на внутренней поверхности втулок выполнены дистанционирующие выступы и что площадь проходного сечения отверстий распределитель- ного кольца равна или больше площади проходного сечения патрубка для подвода рабочей среды.

На фиг. 1 изображен продольный разрез входной камеры теплообменника; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вариант установки втулок в два ряда; на фиг. 4 вариант крепления труб при помощи выступов, выполненных во втулке.

Входная камера теплообменника содержит кожух 1 с патрубком подвода 2 рабочей среды, а кожух 1 охватывает пучок 3, содержащий теплообменные трубы 4, которые своими концами закреплены в трубных досках 5.

На периферии пучка 3 установлен коаксиально кожуху 1 экран 6, выполненный в виде обечайки, который своим нижним торцом 7 плотно соединен с кожухом 1, а верхний торец 8 экрана 6 жестко соединен с перегородкой 9, которая перфорирована отверстиями 10 и 11.

В зазоре 12, между верхним торцом 8 экрана 6 и внутренней поверхностью трубной доски 5, установлено жестко с кожухом 1 распределительное кольцо 13, перфорированное отверстиями 14, 15 и 16. В отверстия 10 перегородки 9 и отверстия 15 распределительного кольца 13, которые соосны между собой и периферийным теплообменным трубам 4, установлены втулки 17 с вылетом за пределы перегородки 9 и распределительного кольца 13. Втулки 17 жестко закреплены в отверстиях 15 распределительного кольца 13, а в отверстиях 10 перегородки 9 втулки 17 (или перегородка 9) могут перемещаться под воздействием температурного удлинения.

Втулки 17 охватывают теплообменные трубы 4 с гарантированным зазором 18 и на внутренней поверхности втулок 17 могут быть выполнены дистанционирующие выступы 19. Экран 6 установлен с зазором 20 по отношению к корпусу 1. Втулки 17 установлены между собой с зазором 21 и с зазором 22 по отношению к трубной доске 5.

Входная камера теплообменника работает следующим образом.

Рабочая среда через патрубок подвода 2 поступает в зазор 20, образованный экраном 6 и кожухом 1, распределяется по нему и одновременно поднимается вверх к трубной доске 5,встречая на своем пути распределительное кольцо 13. Одна часть рабочей среды через зазоры 21 между втулками 17 и отверстие 11 перегородки 9 проходит в межтрубное пространство пучка 3 для теплообмена, при этом скорость движения рабочей среды падает, а периферийные теплообменные трубы 4 пучка 3 защищены втулками 17, жестко закрепленными в распределительном кольце 13 и с подвижной посадкой в перегородке 9. Втулки 17 снижают воздействие потока рабочей среды на теплообменные трубы 4 и их износ.

Другая часть рабочей среды через отверстия 14 распределительного кольца 13 поступает в верхнюю полость зазора 12 камеры, где также проходит через зазоры 21 между втулками 17 и отверстие 16 и поступает в межтрубное пространство пучка 3. Кроме того, часть рабочей среды через зазоры 22 и гарантированные зазоры 18 между трубами пучка 3 и втулками 17 также поступает в межтрубное пространство пучка 3, где происходит теплообмен, что повышает площадь теплообмена.

Для повышения надежности теплообменных труб 4 и избежания сквозного прохода рабочей среды через зазоры 21 на пучок 3 предусматривается установка дополнительного ряда втулок 17 (фиг. 3).

Для уменьшения возможности возникновения вибрации теплообменных труб 4, во втулках на их внутренней поверхности выполняют выступы 19 (фиг. 4), которые дополнительно дистанционируют теплообменные трубы 4, повышая их надежность. Кроме того, для возможности снижения скорости рабочей среды по полостям 12 камеры, площадь отверстий 14 в распределительном кольце 13 можно выполнить таким образом, чтобы она была равна или больше площади проходного сечения патрубка 2.

Конструкция входной камеры позволяет распределить поток рабочей среды таким образом, что уменьшается скорость потока рабочей среды и его влияние на теплообменные трубы 4, при этом не уменьшается поверхность теплообмена. Улучшается защита периферийных труб от воздействия потока рабочей среды, а также предусматривается компенсация температурных удлинений за счет подвижной посадки втулок 17 в перегородке 9.

Использование: в энергетической и химической отраслях промышленности. Сущность изобретения: повышение надежности обеспечивается тем, что входная камера снабжена закрепленными в зазоре 12 между трубной доской 5 и перегородкой 9 распределительным кольцом 13 с отверстиями 14 и 16 для прохода рабочей среды и отверстиями 15, при этом перегородка 9 выполнена в виде кольца, торец 7 экрана 6 соединен с кожухом 1, а в соосных отверстиях 10 перегородки 9 и отверстиях 15 распределительного кольца 13 с вылетом на обе стороны установлены втулки 17, с гарантированным зазором 18 охватывающие периферийные трубы 4 пучка 3 и жестко закрепленные в распределительном кольце 13. Конструкция входной камеры позволяет распределить поток рабочей среды таким образом, что уменьшается скорость ее потока и влияние последнего на теплообменные трубы 4, при этом не уменьшается поверхность теплообмена. Улучшается защита периферийных труб от воздействия потока рабочей среды, а также предусматривается компенсация температурных удлинений за счет подвижной посадки втулок 17 в перегородке 9. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ВХОДНАЯ КАМЕРА ТЕПЛООБМЕННИКА, содержащая кожух с патрубком для подвода рабочей среды, охватывающий пучок теплообменных труб, закрепленных в трубной доске, и экран в виде обечайки, размещенный коаксиально кожуху и с зазором к нему, причем один торец экрана жестко соединен с перегородкой, имеющей отверстия, соосные периферийным трубам пучка, и расположенной с зазором к трубной доске, отличающаяся тем, что она снабжена закрепленным в зазоре между трубной доской и перегородкой распределительным кольцом с отверстиями для прохода рабочей среды и отверстиями, аналогичными упомянутым отверстиям перегородки, при этом последняя выполнена в виде кольца, другой торец экрана соединен с кожухом, а в соосных отверстиях перегородки и распределительного кольца с вылетом на обе стороны установлены втулки с гарантированным зазором, охватывающие периферийные трубы пучка и жестко закрепленные в распределительном кольце. 2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что втулки установлены в упомянутых отверстиях в несколько рядов. 3. Камера по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности втулок выполнены дистанционирующие выступы. 4. Камера по пп. 1-3, отличающаяся тем, что площадь проходного сечения отверстий распределительного кольца равна или больше площади проходного сечения патрубка для подвода рабочей среды.