ВОЗДУШНЫЙ ПОВЕРХНОСТНЫЙ КОНДЕНСАТОР Российский патент 1995 года по МПК F28D7/00 F28B1/06 

Изобретение касается теплообмена и может быть использовано в любой отрасли промышленности, где имеется потребность в теплообмене.

Создание эффективных воздушных поверхностных конденсаторов, применяющихся в передвижных паротурбинных установках (энергопоезда), в химической промышленности и в других областях техники, является весьма важной задачей, имеющей большое народнохозяйственное значение.

Наиболее близкими к изобретению являются воздушно-водяные теплообменники, так называемые аппараты воздушного охлаждения (АВО), используемые в настоящее время в качестве воздушных конденсаторов и состоящие из корпуса с размещенным в нем пучком оребренных труб.

Однако применение для компоновки трубных пучков указанных конденсаторов трубок, оребренных круглыми ребрами, имеющих относительно низкое значение коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха α_возд. Например, при скорости воздуха 10-15 м/с и температуре +20^оС коэффициент теплоотдачи со стороны охлаждающего воздуха в рассматриваемых конденсаторах не превышает 50-65 Вт/м² град. Это не удовлетворяет современным требованиям и приводит к увеличению поверхности теплообмена и, следовательно, к увеличению металлоемкости. Недостатком таких конденсаторов является применение малоэффективного перекрестного тока теплоносителей.

Кроме того, в поверхностных воздушных конденсаторах, применяющихся в настоящее время, конденсация пара осуществляется внутри трубного пучка, имеющего наклон к горизонту около 7^о. Согласно теории конденсации коэффициент теплоотдачи со стороны пара α_пар и производительность конденсатора G_конд, при прочих равных условиях, соответственно пропорциональны и sinβ следовательно, применение малого угла наклона трубного пучка к горизонту ведет к значительному ухудшению характеристик конденсатора α_пар и G_конд.

Целью изобретения является повышение эффективности работы конденсатора.

Цель достигается тем, что в воздушном поверхностном конденсаторе, включающем корпус с размещенным в нем пучком оребренных труб, трубный пучок размещен в корпусе вертикально, закреплен в трубных досках под углом 60-70^о к горизонту, снабжен стерженьковым оребрением.

На фиг. 1 изображен предлагаемый конденсатор; на фиг.2 трубка трубного пучка; на фиг. 3 и 4 сечения А-А и Б-Б трубки на фиг.2 соответственно; на фиг. 5 график зависимости коэффициента теплоотдачи прототипа и предложенного конденсатора.

Конденсатор состоит из трубок 1, размещенных вертикально в корпусе 2 и закрепленных в трубных досках 3 и 4. Трубная доска 3 соединена с паровым коллектором 5, а трубная доска 4 соединена с конденсаторным коллектором 6. Корпус 2 в нижней части закреплен с диффузором 7, внутри которого помещен осевой вентилятор 8, связанный с редуктором 9. Трубки 1 снабжены стерженьковым оребрением 10.

Конденсатор работает следующим образом.

Отработанный пар поступает в паровой коллектор 5 и далее расходится по трубкам 1 трубного пучка, который охлаждается воздушным потоком, создаваемым вентилятором 8.

Схема движения теплоносителей на рабочем участке трубного пучка чисто противоточная и только на начальном и конечном участках трубного пучка движение пара и конденсата происходит под углом 60-70^о к горизонту. После прохождения трубного пучка воздушный поток уходит в атмосферу. Паровой поток, двигаясь по трубкам трубного пучка сверху вниз, охлаждается и конденсируется. Конденсат собирается в конденсаторном коллекторе 6, оттуда он забирается и подается в сеть потребителя в соответствии с технологической схемой работы установки.

Применение угла наклона входного и выходного участков трубного пучка к горизонту меньше 60-70^о приведет к ухудшению характеристик конденсатора.

Вертикальное расположение трубного пучка позволит значительно увеличить производительность конденсатора и коэффициент теплоотдачи со стороны пара соответственно пропорционально отношениям и а применение стерженькового оребрения позволяет почти в два раза увеличить коэффициент теплоотдачи со стороны охлаждающего воздуха (фиг.5): кривая 1 зависимость α_возд= f (W_{возд.узк}) при t_возд + 25^оС в исследованном стерженьковом оребрении (d_ст 2,0 мм) и кривая 2 зависимость α_возд f (W_{возд.узк}.) при t_возд= +25^оС в отечественном серийном АВО с круглым оребрением трубного пучка.

Экономический эффект от применения стерженькового оребрения в предлагаемом воздушном поверхностном конденсаторе заключается в том, что в результате увеличения коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха почти в два раза уменьшается поверхность охлаждения конденсатора при одновременном значительном увеличении производительности вследствие вертикального расположения трубного пучка.

Высокая эффективность поверхностных воздушных конденсаторов со стерженьковым оребрением, наряду с достаточно простой и надежной технологией изготовления стерженьково-оребренных поверхностей, разработанных во ВНИИГАЗе и не требующих использования дорогостоящего оборудования и высококвалифицированной рабочей силы, позволяют рекомендовать промышленность к внедрению предлагаемые конденсаторы и приступить к модернизации выпускаемых отечественной промышленностью воздушных конденсаторов (АВО) путем применения в них вертикальной компоновки одноходовых теплообменных секций серийных АВО при перекрестном токе теплоносителей.

Предложенный конденсатор с вертикальным расположением трубного пучка кардинально решает проблему воздушных поверхностных конденсаторов, так как даже не прибегая к стерженьковому оребрению трубного пучка, а применяя только вертикальную компоновку одноходовых теплообменных секций серийных АВО, можно без увеличения энергозатрат на продувку охлаждающего воздуха значительно увеличить производительность конденсатора и тем самым получить большой экономический эффект.

Использование: для воздушных конденсаторов паротурбинных установок. Сущность изобретения: конденсатор состоит из трубок 1, размещенных вертикально в корпусе 2 и закрепленных в трубных досках 3 и 4. Трубная доска 3 соединена с паровым коллектором 5, а трубная доска 4 с конленсаторным коллектором 6. Корпус 2 в нижней части закреплен с диффузором 7, внутри которого помещен осевой вентилятор 8, связанный с редуктором 9. Трубки 1 снабжены стерженьковым оребрением. 5 ил.

ВОЗДУШНЫЙ ПОВЕРХНОСТНЫЙ КОНДЕНСАТОР, содержащий корпус с размещенным в нем пучком вертикальных оребренных труб, закрепленных в трубных досках, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, трубные доски установлены в вертикальной плоскости, а примыкающие к доскам периферийные участки труб расположены под углом 60 70^o к горизонтальной плоскости, при этом оребрение труб выполнено в виде стержней.