ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2006 года по МПК F28D7/16 F28F9/22 

Изобретение относится к теплообменникам преимущественно погружного типа. Изобретение может быть применено в теплообменном оборудовании, например, в парогенераторостроении.

Известна конструкция теплообменника, например, модуля испарителя парогенератора, содержащая корпус, внутри которого размещен пучок труб, расположенных по треугольной сетке, трубную доску, в которой закреплены концы труб, вытеснители, дистанционирующие решетки и кольцевую входную камеру ("Атомная энергия", 2001 г., том 91, выпуск 6, стр.415, рис.1).

Теплоноситель, попадая во входную кольцевую камеру, направляется к центру трубного пучка, обтекая трубы в поперечном направлении. Одновременно поток теплоносителя устремляется по каждой элементарной ячейке вдоль трубного пучка. Учитывая то, что сопротивление при поперечном обтекании труб существенно больше, чем при продольном, трубы, расположенные ближе к центру, оказываются обедненными по расходу теплоносителя по сравнению с наружными трубами. Таким образом, возникает радиальная неравномерность расхода теплоносителя по трубному пучку и недогрев теплоносителя в центральных трубах по сравнению с периферийными. Эта неравномерность тем значительнее, чем больше по диаметру трубный пучок и чем меньше длина трубы. Кроме того, любое поперечное обтекание труб вызывает вибрацию труб, которая тем больше, чем больше длина труб, закрепленных между опорами.

Целью настоящего изобретения является уменьшение радиальной неравномерности расхода теплоносителя в межтрубном пространстве и уменьшение вибрации труб.

Задачей изобретения является улучшение гидродинамики на входе в трубный пучок.

Технический результат изобретения - обеспечение равномерного расхода теплоносителя вдоль каждой теплопередающей трубы при его наружном обтекании, получение одинаковых температурных характеристик теплоносителя на выходе из каждой трубы и уменьшение вибраций периферийных труб трубного пучка.

Поставленный в изобретении технический результат достигается тем, что теплообменник содержит корпус, перфорированный отверстиями на высоте цилиндрической части входной камеры, трубную доску, трубный пучок с поперечным обтеканием труб теплоносителем, вытеснители, дистанционирующую решетку, причем согласно изобретению в трубном пучке на высоте входной камеры образован шестигранный коллектор, по периметру свободный от труб и расположенный соосно корпусу, а от углов упомянутого коллектора расходятся радиальные каналы, также свободные от труб, до периферии трубного пучка, а ниже входной камеры в дистанционирующей решетке в свободных от труб ячейках установлены вытеснители, закрепленные в дистанционирующей решетке.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1 - продольный разрез теплообменника;

фиг.2 - продольный разрез входной камеры;

фиг.3 - поперечный разрез, по Б-Б фиг.2;

фиг.4 - поперечный разрез, по В-В фиг.2;

фиг.5 - поперечный разрез по Г-Г фиг.2.

На фиг.1 показаны корпус 1, кольцевая камера 2, трубная доска 3, в которую заделаны концы труб трубного пучка, вытеснитель 5, дистанционирующая решетка 6, к которой прикреплены вытеснители 7 (фиг.4), идущие от дистанционирующей решетки на всю длину трубного пучка и имеющие в поперечном сечении круглую или шестигранную форму.

На фиг.2 показана входная камера теплообменника.

На фиг.3 показаны трубы 4, радиальные каналы 8 и шестигранный коллектор 9.

На фиг.4 показаны корпус 1, трубы трубного пучка 4, дистанционирующая решетка 6 и вытеснители 7.

На фиг.5 в районе ниже дистанционирующей решетки показан корпус 1, вытеснители трубы трубного пучка 4.

Работа данного устройства состоит в следующем.

Теплоноситель из входной кольцевой камеры направляется к центру пучка. Одна часть теплоносителя, поперечно обтекая трубы, доходит до шестигранного коллектора, другая по радиальным каналам также достигает шестигранного коллектора, где потоки смешиваются в замкнутом шестигранном коллекторе, статические давления отдельных потоков выравниваются и, следовательно, скорости потоков на выходе из коллектора одинаковы. Далее из шестигранного коллектора поток направляется к центру трубного пучка, поперечно обтекая оставшиеся на пути трубы. При этом гидравлические потери в камере будут существенно меньше, чем при поперечном обтекании всех труб, расположенных на радиусе трубного пучка. В результате обеспечивается более равномерный расход вдоль каждой теплопередающей трубки, получение одинаковых температурных характеристик теплоносителя на выходе из каждой трубы. Уменьшение радиальных скоростей теплоносителя на входе в трубный пучок при поперечном обтекании приводит к уменьшению вибрации периферийных труб. Поперечные составляющие потока во входной камере теплообменника показаны стрелками.

Изобретение предназначено для применения в теплообменниках преимущественно погружного типа. Изобретение содержит корпус, перфорированный отверстиями на высоте цилиндрической части входной камеры, трубную доску, трубный пучок с поперечным обтеканием труб теплоносителем, вытеснители, дистанционирующую решетку, причем в трубном пучке на высоте входной камеры образован шестигранный коллектор, по периметру свободный от труб и расположенный соосно корпусу, а от углов упомянутого коллектора расходятся радиальные каналы, также свободные от труб до периферии трубного пучка, а ниже входной камеры в дистанционирующей решетке в свободных от труб ячейках установлены вытеснители, закрепленные в дистанционирующей решетке. Изобретение позволяет обеспечить равномерный расход теплоносителя вдоль каждой теплопередающей трубы при его наружном обтекании, а также получение одинаковых температурных характеристик теплоносителя на выходе из каждой трубы и уменьшение вибраций периферийных труб трубного пучка. 5 ил.

Теплообменник, содержащий корпус, перфорированный отверстиями на высоте цилиндрической части входной камеры, трубную доску, трубный пучок с поперечным обтеканием труб теплоносителем, вытеснители, дистанционирующую решетку, отличающийся тем, что в трубном пучке на высоте входной камеры образован шестигранный коллектор, по периметру свободный от труб и расположенный соосно корпусу, а от углов упомянутого коллектора расходятся радиальные каналы, также свободные от труб до периферии трубного пучка, а ниже входной камеры в дистанционирующей решетке в свободных от труб ячейках установлены вытеснители, закрепленные в дистанционирующей решетке.