ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2009 года по МПК F22D1/32 F28D7/06 F22B1/08 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в теплообменных аппаратах регенеративных систем низкого и высокого давления паровых турбин, в теплообменных аппаратах систем теплоснабжения, предназначенных для подогрева воды за счет конденсации пара на трубах поверхности теплообмена.

Известен подогреватель, включающий корпус с патрубками входа пара и выхода его конденсата, трубную систему, водяную распределительную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды (ПН-350-16-7-II. Отраслевой каталог «Теплообменное оборудование паротурбинных установок ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, 1989 г, часть I, стр.52).

Недостатком известного подогревателя является ограничение возможности увеличения расхода нагреваемой воды, а следовательно, и скорости ее в трубках поверхности теплообмена из-за недопустимости увеличения гидравлического сопротивления и возможности возникновения опасного эрозионного разрушения металла трубы поверхности теплообмена. Эти ограничения приводят к тому, что скорость воды в трубах принимается из условий номинального режима и оказывается ниже допустимой при максимальном режиме. При увеличении расхода нагреваемой воды ее начальная температура, как правило, сохраняется, что при неизменности величины поверхности теплообмена и давления греющего пара приводит к уменьшению температуры нагреваемой воды на выходе из теплообменника.

Известен подогреватель, включающий корпус с патрубками входа пара и выхода его конденсата, трубную систему, водяную распределительную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды и перегородками, поворотную камеру с разделительной перегородкой (ПСВ-200-7-15. Отраслевой каталог.«Теплообменное оборудование паротурбинных установок» ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, 1989 г., часть II, стр.57).

По совокупности признаков этот известный подогреватель является наиболее близким к заявляемому и принимается за прототип.

Недостатком известного подогревателя, принятого за прототип, является то обстоятельство, что при увеличении расхода нагреваемой воды за счет изменения количества и расположения перегородок в водяной камере и сохранении давления греющего пара и начальной температуры нагреваемой воды конечная температура понижается. Для сохранения температуры на выходе из подогревателя необходимо повысить давление греющего пара, что экономически невыгодно.

Заявляемое решение позволяет повысить экономичность работы теплообменника за счет рециркуляции нагреваемой воды и повышения ее скорости в трубах поверхности теплообмена, уменьшения интенсивности загрязнения внутренней поверхности труб и увеличения температуры нагреваемой воды на входе и выходе из теплообменника.

Предложен теплообменник, включающий корпус с патрубком входа пара и выхода его конденсата, трубную систему, водяную распределительную камеру с входным, поворотным и выходным участками с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, в котором перед патрубком входа нагреваемой воды в теплообменник установлено сужающее проходное сечение устройство, соединенное с поворотным участком водяной камеры трубопроводом с установленной на нем регулирующей арматурой (задвижкой).

Изобретение иллюстрируется чертежом, где изображен теплообменник, продольный разрез (общий вид).

Теплообменник включает корпус 1 с патрубком входа пара 2 и патрубком выхода его конденсата 3, трубную систему первого-второго хода 4 и третьего-четвертого хода 5 нагреваемой воды, входной 6, поворотный 7 и выходной 8 участки распределительной водяной камеры с патрубком входа нагреваемой воды 9 и патрубком выхода нагреваемой воды 10 из теплообменника. Перед патрубком входа нагреваемой воды в теплообменник 9 установлено устройство 11 (например сопло), сужающее для нагреваемой воды проходное сечение и увеличивающее в нем величину скорости воды. По закону Бернулли давление воды в устройстве меньше, чем до и после него. Устройство 11 соединено с поворотным участком 7 водяной камеры трубопроводом 12 с установленной на нем задвижкой 13.

Теплообменник работает следующим образом. Поток греющего пара поступает в корпус 1 через патрубок 2, где на трубах поверхности теплообмена первого-второго хода 4 и третьего-четвертого хода 5 конденсируется, нагревая воду. Конденсат греющего пара накапливается в нижней части корпуса и через патрубок 3 выводится из теплообменника. Уровень конденсата в корпусе поддерживается регулирующим клапаном, устанавливаемым на трубопроводе, подключенным к патрубку 3. Поток нагреваемой воды подводится к теплообменнику по трубопроводу и через сужающее устройство 11 и патрубок 9 поступает во входной 6 участок водяной камеры. Откуда направляется в трубы первого-второго хода 4, затем через поворотный 7 участок водяной камеры вода поступает в трубы третьего-четвертого хода 5, после которых нагретая вода поступает в выходной 8 участок водяной камеры и через патрубок 10 выходит из теплообменника. При движении нагреваемой воды через сужающее устройство 11 давление ее в нем уменьшается, затем в патрубке 9, где скорость воды уменьшается, давление ее частично восстанавливается (увеличивается, не достигая величины давления воды перед сужающим устройством). Из-за гидравлического сопротивления труб первого-второго хода 4 давление в поворотном 7 участке водяной камеры уменьшается по сравнению с давлением в патрубке 9. Сужающее устройство и уменьшение давления нагреваемой воды в нем рассчитываются таким образом, чтобы давление в устройстве было меньше давления в поворотном 7 участке водяной камеры. Тогда при открытии задвижки 13 часть воды, нагретой в трубах первого-второго хода 4, по трубопроводу 12 поступит в сужающее устройство 11, увеличивая после смешения температуру воды, поступающей во входной 6 участок водяной камеры и, в конечном счете, в трубы первого-второго хода 4. При этом увеличится температура на входе в трубы третьего-четвертого ходов 5, что приведет к увеличению температуры воды на выходе из теплообменника. Во избежание уменьшения расхода нагреваемой воды через патрубок 10 из-за рециркуляции нагреваемой воды по трубопроводу 12 расход ее в начальный момент должен быть увеличен. Наиболее экономично рассматриваемый теплообменник будет работать при увеличении расхода нагреваемой воды свыше номинального. При закрытой задвижке 13 на трубопроводе 12 увеличение расхода воды через подогреватель при неизменном давлении греющего пара снизит температуру воды на выходе. При достаточном «запасе» давления воды перед сужающим устройством 11 открытием задвижки 13 на трубопроводе 12, который может быть подсоединен к поворотному участку 7 или к выходному участку 8 водяной камеры, загрязнения внутренней поверхности труб за счет увеличения скорости воды можно уменьшить, а температуру нагреваемой воды на выходе из теплообменника можно увеличить.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в теплообменных аппаратах регенеративных систем низкого и высокого давления паровых турбин, в теплообменных аппаратах систем теплоснабжения, предназначенных для подогрева воды за счет конденсации пара на трубах поверхности теплообмена. Предложен теплообменник, включающий корпус с патрубком входа пара и выхода его конденсата, трубную систему, водяную распределительную камеру с входным, поворотным и выходным участками с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, в котором перед патрубком входа нагреваемой воды в теплообменник установлено сужающее проходное сечение устройство, соединенное с поворотным участком водяной камеры трубопроводом с установленной на нем регулирующей арматурой (задвижкой). Техническим результатом изобретения является повышение экономичности работы теплообменника за счет рециркуляции нагреваемой воды и повышения ее скорости в трубах поверхности теплообмена; уменьшение интенсивности загрязнения внутренней поверхности труб и увеличение температуры нагреваемой воды на входе и выходе из теплообменника. 1 ил.

Теплообменник, включающий корпус с патрубком входа пара и выхода его конденсата, трубную систему, водяную распределительную камеру с входным, поворотным и выходным участками с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, отличающийся тем, что перед патрубком входа нагреваемой воды в теплообменник установлено сужающее проходное сечение устройство, соединенное с поворотным участком водяной камеры трубопроводом с установленной на нем регулирующей арматурой (задвижкой).