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 входная камера теплообменного аппарата, содержащая теплообменный трубный пучок, заключенный в кожух с патрубком подвода рабочей среды. В камере по периметру пучка установлена неравномерно перфорированная перегородка [1]
Недостатком известной конструкции камеры является то, что рабочая среда на выходе из отверстий перегородки имеет большую скорость струй, при этом струи прямо направлены на периферийные трубы пучка и, ударяясь о них, вызывают их вибрацию и быстрое истирание стенок труб о дистанционирующие решетки, что снижает надежность теплообменника.

Наиболее близким решением к изобретению является входная камера теплообменника, содержащая теплообменный трубный пучок, заключенный в кожух с патрубком для подвода рабочей среды. В камере трубный пучок охватывает экран, состоящий из двух перфорированных обечаек, установленных коаксиально с зазором между собой и кожухом и с взаимным смещением отверстий [2]
Недостатком известной 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 прямо действуют на периферийные теплообменные трубы пучка, вызывают вибрацию их и износ стенок труб, что снижает надежность теплообменника.

Кроме того, конструкция экрана 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 подвода рабочей среды, охватывающий трубный пучок, закрепленный в трубной доске, и экран для снижения и выравнивания скорости входного потока, размещенный между кожухом и трубным пучком и выполненный в виде коаксиальных внутренней и наружной обечаек, установленных с кольцевыми зазорами относительно друг друга, кожуха и трубного пучка, причем торец наружной обечайки расположен с зазором относительно трубной доски, а высота внутренней обечайки больше величины этого зазора, а указанный выше технический результат достигается тем, что наружная и внутренняя обечайки плотно соединены своими противоположными торцами, соответственно с кожухом и трубной доской, что является сущностью изобретения.

Предлагаются варианты исполнения входной камеры, заключающиеся в том, что экран снабжен дополнительной перфорированной обечайкой, имеющей высоту, превышающую высоту внутренней обечайки и соединенной с трубной доской в кольцевом зазоре между внутренней и наружной обечайками; что камера снабжена кольцом, перекрывающим зазор между трубным пучком и экраном и, что камера снабжена дистанционирующей решеткой, перекрывающей сквозной проход рабочей среды по кольцевому зазору между трубным пучком и экраном.

На фиг. 1 изображен продольный разрез входной камеры теплообменника; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 узел I на фиг. 1.

Вариант установки дополнительной перфорированной обечайки.

Входная камера теплообменника содержит кожух 1 с патрубком 2 для подвода рабочей среды. Кожух 1 охватывает трубный пучок 3, который содержит трубы 4, закрепленные своими концами в трубных досках 5. На периферии трубного пучка 3 установлен экран 6, выполненный в виде коаксиальных наружной обечайки 7 и внутренней обечайки 8.

Наружная обечайка 7 своим нижним торцем 9 плотно соединена с кожухом 1, а верхний торец 10 наружной обечайки 7 установлен с зазором 11 по отношению к нижней поверхности трубной доски 5, и внутренняя обечайка 8 установлена с кольцевым зазором 12 по отношению к кожуху 1 и кольцевым зазором 13 по отношению к трубному пучку 3. Внутренняя обечайка 8 установлена в кольцевом зазоре 13 и своим верхним торцем 14 плотно соединена с нижней поверхностью трубной доски 5, а нижний торец 15 внутренней обечайки 8 перекрывает зазор 11, исключая сквозной проход рабочей среды через зазор 11 наружной обечайки 7 на трубный пучок 3.

По варианту исполнения камеры предлагается в кольцевом зазоре 13 между внутренней 8 и наружной 7 обечайками установить дополнительную перфорированную обечайку 17, причем отверстия 18 расположены ближе к торцу 19, а торец 19 дополнительной перфорированной обечайки 17 плотно соединен с нижней поверхностью трубной доски 5.

Для закрепления наружной обечайки 7, а также для избежания прохода рабочей среды вниз камеры, в кольцевом зазоре 13 устанавливается кольцо 20 или дистанционирующая решетка (на чертеже не показана).

Кольцо 20 перекрывает кольцевой зазор 13 для направления потока рабочей среды на трубный пучок 3. Отличие дистанционирующей решетки (на чертеже не показана) от кольца 20 состоит лишь в том, что предусматривается дистанционирование труб 4 при помощи, например, пересекающихся между собой планок и крепление их к кольцу.

Входная камера работает следующим образом.

Рабочая среда через патрубок 2 поступает в кольцевой зазор 12, образованный наружной обечайкой 7 и кожухом 1 и распределяется по нему равномерно. Далее рабочая среда по кольцевому зазору 12 поднимается вверх камеры и через зазор 11 проходит в кольцевой зазор 13, при этом целесообразно круговую площадь зазора 11 и кольцевого зазора 13 выбирать таким образом, чтобы она была больше площади проходного сечения подводящего патрубка 2. Таким образом можно снизить скорость рабочей среды, поступающей на трубный пучок 3. Далее поток рабочей среды встречает установленная внутренняя обечайка 8, которая своей высотой перекрывает зазор 11 и препятствует прямому ударному действию рабочей среды на трубы 4 трубного пучка 3 и распределяет поток по кольцевому зазору 13 и далее по межтрубному пространству трубного пучка 3.

Пониженная скорость рабочей среды на входе в пучок 3 и отсутствие прямого ударного действия потока рабочей среды на трубы 4 снижает возможность возникновения вибрации труб 4, что повышает надежность теплообменника.

Выполнение входной камеры с установкой дополнительной перфорированной обечайки 17 повышает равномерность раздачи рабочей среды по периметру трубного пучка 3, причем высота дополнительной перфорированной обечайки 17 выполняется больше, чем внутренней обечайки 8, при этом поток рабочей среды, проходящей через зазор 11, делится на два потока, каждый из которых выходит на трубный пучок 3 на разной высоте, что уменьшает нагрузку на трубный пучок 3 и повышает его надежность.

Кроме того, установка кольца 20 или дистанционирующей решетки (на чертеже не показана) способствует уменьшению "холостого прохода" рабочей среды через кольцевой зазор 13 в нижнюю часть кожуха 1 и направляет поток рабочей среды на трубный пучок 3, увеличивается тем самым контактную поверхность труб 4 с рабочей средой.

Изобретение повышает эксплуатационную надежность теплообменника, а сама конструкция экрана не препятствует температурным расширениям обечаек 7 и 8, что не создает температурных напряжений в конструкции камеры.

Использование: в теплоэнергетике, в частности в теплообменных аппаратах для энергетической и химической отраслях промышленности. Сущность изобретения: повышение эксплуатационной надежности достигается за счет того, что наружная 7 и внутренняя 8 обечайки экрана плотно соединены своими противоположными торцами 9 и 14 с кожухом 1 и трубной доской 5, что выравнивает поток рабочей среды и снижает его воздействие на трубы 4. Крепление обечаек 7, 8 не создает температурных напряжений в конструкции камеры. 3 з.п. ф. 3 ил.

1. ВХОДНАЯ КАМЕРА ТЕПЛООБМЕННИКА, содержащая кожух с патрубком для подвода рабочей среды, охватывающий трубный пучок, закрепленный в трубной доске, и экран для снижения и выравнивания скорости входного потока, размещенный между кожухом и трубным пучком и выполненный в виде коаксиальных внутренней и наружной обечаек, установленных с кольцевыми зазорами относительно друг друга, кожуха и трубного пучка, причем торец наружной обечайки расположен с зазором относительно трубной доски, а высота внутренней обечайки больше величины этого зазора, отличающаяся тем, что наружная и внутренняя обечайки плотно соединены своими противоположными торцами соответственно с кожухом и трубной доской. 2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что экран снабжен дополнительной перфорированной обечайкой, имеющей высоту, превышающую высоту внутренней обечайки, и соединенной с трубной доской в кольцевом зазоре между внутренней и наружной обечайками. 3. Камера по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что она снабжена кольцом, перекрывающим зазор между трубным пучком и экраном. 4. Камера по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что она снабжена дистанционирующей решеткой, перекрывающей сквозной проход рабочей среды по кольцевому зазору между трубным пучком и экраном.