ТРУБНЫЙ ПУЧОК КОНДЕНСАТОРА ПАРА Российский патент 2020 года по МПК F28F1/02 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано, например, в поверхностных конденсаторах корабельных паротурбинных установок.

Известен трубный пучок конденсатора пара («Высокоэффективный конденсатор пара с вертикальным трубным пучком», Сборник трудов, Государственный Технический Морской Университет, Санкт-Петербург, стр. 119-120.), содержащий цилиндрический трубный пучок из трубок круглого сечения, центральный канал, свободный от труб, в котором проходное сечение парового канала уменьшается по мере конденсации пара. Перегородки трубного пучка и обечайка корпуса образуют сужающий канал, поддерживающий постоянную скорость пара.

Недостатком является большие массогабаритные характеристики из-за наличия канала и гидравлических потерь в паровом тракте.

Известен трубный пучок треугольной формы («Исследование и расчет конденсационных устройств паровых турбин», Энергоатомиздат, Москва, 1985 г., стр. 85). Треугольный канал способствует сохранению постоянной скорости пара по мере его конденсации. Нисходящее движение пара и конденсата исключает возможность зависания конденсата в каких-либо зонах конденсатора.

Недостатком является то, что такой пучок в горизонтальном исполнении не вписывается в общепринятые круглые формы корпусов и водяных камер. Также следует ожидать значительных гидравлических потерь в паровом тракте.

Известен «Трубный пучок конденсатора» (SU, авт.св. № 635389, д. опубл. 30.11.1978), содержащий укрепленные в трубных досках, поперечно омываемые паром трубы круглого сечения и параллельно установленные между ними стержни. С целью обеспечения интенсификации теплообмена и упрощения конструкции, стержни имеют увеличивающиеся по ходу пара поперечные сечения и дополнительно снабжены упорами, сопряженными с трубами и образующими поперечные диафрагмы.

Недостатком являются

- трубки имеют постоянное сечение - круглое, что не позволяет эффективно использовать весь объем охлаждающей воды, т.к. с паром контактирует не вся площадь круглого сечения теплообменной трубки, а только приграничный ее слой возле внутренней стенки, меньше прогревая площадь сечения,

- стержни не участвуют в процессе теплообмена, т.к. в них не протекает охлаждающая среда, кроме того стержни увеличивают металлоемкость и массогабаритные характеристики трубного пучка.

Известен трубный пучок конденсатора пара («Исследование и расчет конденсационных устройств паровых турбин», Шкловер Г.Г, Мильман О.О., Энергоатомиздат, Москва, 1985 г., стр. 87-88), принятый за прототип, с цилиндрическим сечением трубного пучка и центральным отсосом пара. Периферийные ряды трубок выполнены, как правило, разреженными за счет увеличения поперечного шага. Проходные сечения для пара убывают от периферии к центру как за счет уменьшения шага между трубами, так и за счет уменьшения периметра и, следовательно, общей площади для прохода пара. Такая компоновка применяется для стационарных турбин мощностью до 50 МВт, а также транспортных и судовых установок.

Недостатком является то, что увеличение поперечного шага на периферии трубного пучка при расчетном количестве теплообменных трубок приводит к увеличению габаритных размеров трубного пучка или снижению эффективности теплообмена.

В основу изобретения положена техническая проблема, заключающаяся в расширении арсенала трубных пучков конденсаторов пара путем создания трубного пучка с развитой теплообменной поверхностью, конструкция которого обеспечивала бы проходное сечение пара, при котором скорость пара при его движении от периферии к центру поддерживалась бы постоянной, что обеспечивало бы повышение эффективности теплообмена и улучшение акустических характеристик, повышение надежности и долговечности при уменьшении габаритных характеристик.

Техническим результатом изобретения является расширение арсенала технических средств, повышение эффективности теплообмена, повышение надежности при уменьшении габаритных характеристик.

Технический результат достигается тем, что в трубном пучке конденсатора пара, содержащем теплообменные трубки, установленные в трубных досках цилиндрическими соосными рядами, теплообменные трубки, как минимум, каждого ряда выполнены с овальным или плоскоовальным поперечным сечением с переменным в радиальном направлении отношением большего наружного размера поперечного сечения теплообменных трубок к его меньшему наружному размеру, при этом продольная ось поперечного сечения теплообменных трубок рядов периферийной зоны направлена радиально, а продольная ось поперечного сечения теплообменных трубок рядов центральной зоны направлена перпендикулярно радиусу трубного пучка, при этом теплообменные трубки установлены винтообразно с переменным в радиальном направлении углом закрутки к образующей цилиндрической поверхности ряда с уменьшением угла закрутки от периферии трубного пучка к его центру.

Теплообменные трубки, как минимум, каждого ряда могут быть выполнены с уменьшением от периферии отношения большего наружного размера поперечного сечения теплообменных трубок к его меньшему наружному размеру до 1 и увеличением от 1 данного отношения к центру.

Теплообменные трубки, как минимум, первого ряда периферийной зоны и, как минимум, последнего ряда центральной зоны могут быть выполнены с наибольшим в трубном пучке отношением большего наружного размера к меньшему наружному размеру их овального или плоскоовального поперечного сечения, но не более 6.

Теплообменные трубки, как минимум, одного ряда могут быть выполнены с одинаковым отношением большего наружного размера к меньшему наружному размеру их поперечного сечения и установлены с одним углом закрутки.

Как минимум, в каждом ряду теплообменные трубки могут быть установлены с уменьшением угла закрутки.

Наибольший в трубном пучке угол закрутки теплообменных трубок, как минимум, первого ряда периферийной зоны может быть не более 60°.

Повысить эффективность теплообмена, характеризующуюся коэффициентом теплопередачи, возможно за счет повышения теплоотдачи от пара, характеризующейся коэффициентом теплоотдачи от пара, и за счет повышения теплоотдачи от воды, характеризующейся коэффициентом теплоотдачи от воды. Коэффициент теплоотдачи от пара зависит от скорости потока пара на каждом ряду, от поверхности теплообмена между паром и трубками и условий поперечного обтекания теплообменных трубок потоком пара.

Исследования теплообмена в паровых конденсаторах показывают, что теплоотдача от пара в значительной мере определяется скоростью пара, натекающего на теплообменные трубки в трубном пучке. Известно, что для поддержания коэффициента теплоотдачи от пара к теплообменной трубке на высоком уровне и высокой скорости пара на всем пути движения пара в межтрубном пространстве, трубный пучок должен иметь возможно большее проходное сечение при входе потока пара в трубный пучок и проходное сечение пара должно уменьшаться по экспоненте от периферии к центру по ходу движения пара, т.е. в цилиндрическом трубном пучке в радиальном направлении. («Высокоэффективный конденсатор пара с вертикальным трубным пучком», Сборник трудов, Государственный Технический Морской Университет, Санкт-Петербург, стр. 114).

Выполнение теплообменных трубок с овальным или плоскоовальным поперечным сечением с переменным в радиальном направлении отношением большего наружного размера их поперечного сечения к его меньшему наружному размеру, установка продольной оси овального или плоскоовального поперечного сечения теплообменных трубок рядов периферийной зоны радиально, а теплообменных трубок рядов центральной зоны перпендикулярно радиусу трубного пучка и установка теплообменных трубок с уменьшением угла закрутки от периферии трубного пучка к его центру обеспечивают геометрическое профилирование оптимального проходного сечения по пару, необходимого для поддержания постоянной скорости потока пара при его движении от периферии к центру, что повышает средний по пучку коэффициент теплоотдачи от пара и коэффициент теплопередачи, т.е. повышает эффективность теплообмена в трубном пучке.

В периферийной и центральной зонах трубного пучка формируют оптимальное проходное сечение пара, сужающееся по экспоненциальному принципу и которое при уменьшении расхода пара от ряда к ряду поддерживает скорость пара постоянной.

Выполнение теплообменных трубок периферийной части трубного пучка с переменным в радиальном направлении овальным или плоскоовальным поперечным сечением при сохранении экспоненциального принципа сужения проходного сечения пара в трубном пучке обеспечивает увеличение межтрубного пространства в периферийной зоне по сравнению с трубным пучком с теплообменными трубками круглого поперечного сечения, что дополнительно минимизирует снижение скорости пара. Радиальное направление продольной оси овального или плоскоовального поперечного сечения теплообменных трубок рядов периферийной зоны обеспечивает также создание оптимального условия поперечного обтекания потоком пара теплообменных трубок периферийной зоны, при котором величина гидравлического сопротивления потока пара уменьшается по сравнению с прототипом с круглым сечением теплообменных трубок в пучке, что дополнительно минимизирует снижение скорости пара.

Расположение продольной оси овального или плоскоовального поперечного сечения теплообменных трубок радиально, то есть вдоль направления движения потока пара в трубном пучке, обеспечивает уменьшение гидравлических потерь пара на обтекание теплообменных трубок с овальным поперечным сечением. Лобовая часть теплообменной трубки с овальным поперечным сечением меньше, чем трубки круглого сечения, и меньше ее гидравлическое сопротивление набегающему потоку пара, пар продвигается вдоль продольной оси теплообменной трубки с большей скоростью. Гидравлическое сопротивление периферийной зоны трубного пучка с теплообменными трубками овального поперечного сечением меньше и потеря скорости паром меньше.

От отношения большего наружного размера к меньшему наружному размеру поперечного сечения теплообменных трубок зависит также коэффициент теплоотдачи по воде. Чем больше отношение большего наружного размера к меньшему наружному размеру, тем больше прогреваемая площадь сечения охлаждающей воды в теплообменной трубке и тем больше теплоотдача по воде, то есть эффективнее используют охлаждающую воду. И наоборот, чем меньше указанное отношение размеров, тем меньше прогреваемая площадь сечения, т.е. с внутренней стенкой теплообменной трубки круглого поперечного сечения контактирует не весь объем воды, а только приграничный ее слой.

У теплообменных трубок с овальным или плоскоовальным поперечным сечением площадь поперечного сечения меньше, чем у теплообменных трубок с круглым поперечным сечением. А площадь поверхности, наоборот, у сравниваемых теплообменных трубок одинаковая. Поэтому, при овальном или плоскоовальным поперечном сечении теплообменных трубок уменьшается расход охлаждающей воды и повышается коэффициент теплоотдачи от воды и в периферийной и в центральной зонах, т.к. в теплообмен с потоком пара вовлекается весь внутренний объем воды теплообменной трубки, а не только приграничный к стенке слой.

Установка теплообменных трубок винтообразно с переменным в радиальном направлении углом закрутки к образующей цилиндрической поверхности ряда геометрически обеспечивает также увеличение поверхности теплообмена между потоком пара и теплообменными трубками на каждом ряду, что повышает коэффициент теплоотдачи от пара и коэффициент теплопередачи, т.е. повышает эффективность теплообмена.

С ростом скорости пара до 70-80 м/с возрастает вероятность автоколебаний теплообменных трубок в трубном пучке под действием потока пара. Теплообменные трубки, размещенные на разных радиусах, имеют разную длину из-за разного угла закрутки и разный момент сопротивления потоку пару из-за разной площади сечения при разном отношении наружных размеров их поперечного сечения. Благодаря этому у каждого ряда трубного пучка собственная частота автоколебаний различна. Поэтому в резонанс может попасть только часть трубной поверхности, что существенно уменьшает количество акустической энергии, передаваемой в окружающую среду и обеспечивает безопасную по условиям автоколебаний работу теплообменных трубок, что повышает надежность и долговечность трубного пучка.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1, а и б - представлены общий вид и схема компоновки цилиндрического трубного пучка с теплообменными трубками с переменным плоскоовальным поперечным сечением и углом закрутки. На фиг. 2, а и б представлены общий вид и схема компоновки трубного пучка прототипа с прямыми теплообменными трубками круглого поперечного сечения. На фиг. 3 представлен общий вид трубного пучка с переменным углом закрутки цилиндрических рядов теплообменных трубок. На фиг. 4 представлен сравнительный расчет конструкции трубных пучков и их параметров. На фиг. 5 представлен расчет параметров по рядам трубного пучка с теплообменными трубками с переменным плоскоовальным поперечным сечением.

Трубный пучок содержит корпус 1 и теплообменные трубки 2, укрепленные в трубных досках (не показано). Теплообменные трубки 2 установлены в трубных досках цилиндрическими соосными рядами и выполнены с овальным или плоскоовальным поперечным сечением с переменным в радиальном направлении отношением большего и меньшего наружных размеров их поперечного сечения. Теплообменные трубки 2, как минимум, первого ряда на периферии 3 и, как минимум, последнего ряда в центре 4 выполнены с наибольшим значением указанного отношения, но не более 6. При этом продольная ось поперечного сечения теплообменных трубок 2 рядов периферийной зоны направлена радиально, а продольная ось поперечного сечения теплообменных трубок 2 рядов центральной зоны направлена перпендикулярно радиусу трубного пучка.

Теплообменные трубки 2 установлены винтообразно с переменным в радиальном направлении углом закрутки к образующей цилиндрической поверхности ряда с уменьшением угла закрутки от периферии 3 трубного пучка к его центру 4, как минимум, от ряда к ряду. Как минимум, в каждом ряду теплообменные трубки 2 установлены с уменьшением угла закрутки. Наибольший угол закрутки теплообменных трубок 2 не более 60°.

Теплообменные трубки 2, как минимум, одного цилиндрического ряда выполнены с одинаковым овальным или плоскоовальным поперечным сечением с одним отношением наружных размеров их поперечного сечения и установлены с одним углом закрутки. Овальные и плоскоовальные теплообменные трубки 2 могут быть выбраны, например, в соответствии с ГОСТ Р 54157-2010 «Трубы стальные профильные для металлоконструкций».

Пример 1 исполнения трубного пучка конденсатора пара с теплообменными трубками с переменным овальным поперечным сечением. Расчетные данные приведены в таблице 1 (фиг. 4). Расчет конструкции трубного пучка и параметров произведен по известной методике («Исследование и расчет конденсационных устройств паровых турбин», Энергоатомиздат, Москва, 1985 г., стр. 107-117). Трубный пучок состоит из латунных теплообменных трубок 2 круглого поперечного сечения диаметром d=11 мм. Конденсатор рассчитан по среднему значению коэффициента теплоотдачи по пару.

Установка теплообменных трубок 2 каждого ряда трубного пучка под углом к образующей цилиндрической поверхности обеспечивает увеличение теплообменной поверхности на 15,66 % по сравнению с прямыми теплообменными трубками прототипа при одной тепловой нагрузке. И дает возможность уменьшить габаритные характеристики трубного пучка. При одинаковых внешних диаметрах сравниваемых трубных пучков 0, 77 м, внутренний диаметр нашего увеличился на 22,22%, так как количество рядов теплообменных трубок 2 с овальным поперечным сечением уменьшилось с 18 до 14 - на 22,22%, при уменьшении на 16,33 % общего количества теплообменных трубок 2 с овальным поперечным сечением. Расход охлаждающей воды уменьшается на 23,13%.

Расчет показывает улучшенные показатели трубного пучка с теплообменными трубками с переменным овальным поперечным сечением по сравнению с трубным пучком с теплообменными трубками круглого поперечного сечения.

Коэффициент теплоотдачи от пара для первого входного ряда периферийной зоны трубного пучка с теплообменными трубками круглого поперечного сечения и с переменным овальным поперечным сечением составляет 15506 ккал/(м²⋅час⋅°С) и 19684 ккал/(м²⋅час⋅°С) соответственно. Для последнего ряда центральной зоны сравниваемых трубных пучков 9438 ккал/(м²⋅час⋅°С) и 12638 ккал/(м²⋅час⋅°С) соответственно. Коэффициент теплоотдачи от пара как периферийной зоны, так и центральной зоны трубного пучка увеличивается по сравнению с прототипом.

Средний коэффициент теплоотдачи от пара возрастает на 29,57%, средний коэффициент теплопередачи возрастает на 5,04 %. То есть трубный пучок конденсатора пара с теплообменными трубками с переменным овальным поперечным сечением повышает эффективность теплообмена при уменьшении габаритов трубного пучка.

При сохранении экспоненциального принципа сужения проходного сечения пара в трубном пучке формируют увеличение межтрубного расстояния в периферийной зоне по сравнению с теплообменными трубками круглого поперечного сечения. При равной площади поверхности, площадь поперечного сечения овальных теплообменных трубок 2 меньше, чем у теплообменных трубок 2 круглого поперечного сечения, и при сохранении внешнего диаметра трубного пучка межтрубное расстояние увеличивается.

При одной и той же тепловой нагрузке при уменьшении количества теплообменных трубок 2 с переменным овальным поперечным сечением сформировано проходное сечение трубного пучка, в котором увеличено межтрубное расстояние, и трубный пучок выполнен более разреженный (не показано). При этом теплообменные трубки 2 закручены и теплообменная поверхность рядов теплообменных трубок 2 увеличена.

Сформированное переменным овальным поперечным сечением теплообменных трубок 2 и переменным углом закрутки оптимальное проходное сечение трубного пучка обеспечивает увеличение коэффициента теплоотдачи пара в периферийной и в центральной зонах.

Пример 2 исполнения трубного пучка конденсатора пара. Данные получены экспериментально - расчетным путем и представлены в таблице 2 (фиг. 5). Приведен расчет параметров по рядам трубного пучка с теплообменными трубками с переменным плоскоовальным поперечным сечением. Диаметр теплообменных трубок 2 круглого сечения 16 мм. Трубный пучок состоит из 11 цилиндрических рядов. Периферийную зону составляют 6 рядов с 1-й по 6-й ряд, центральную зону составляют 5 рядов с 7-го по 11-й ряд. Тепловая нагрузка 7,9⋅10⁷ ккал/ч.

Отношение большего наружного размера поперечного сечения теплообменных трубок 2 переменное в радиальном направлении. Например, на первом периферийном ряду - на периферии 3 и на последнем ряду центральной зоны трубного пучка наибольшее значение указанного отношения равно двум. Каждый ряд трубного пучка выполнен с разным отношением наружных размеров с его уменьшением до 1 в периферийной зоне и увеличением от 1 в центральной зоне.

Угол закрутки теплообменных трубок 2 переменный от периферии 3 к центру 4 с уменьшением от 60° на периферии до 50° в центре пучка. Угол закрутки уменьшают от периферии 3 к центру 4, например, с шагом в 2 ряда.

Данные расчета показывают высокую постоянную скорость пара в трубном пучке до 8-го ряда, что составляет 72 % трубного пучка. Снижение скорости от первого к восьмому ряду трубного пучка минимизировано и составляет 2 м/с. То есть сформированное проходное сечение трубного пучка обеспечивает сохранение высокой скорости пара во всей периферийной зоне и большей части центральной зоны. Это подтверждает, что геометрически сформированное в трубном пучке проходное сечение пара соответствует оптимальному, при котором скорость пара при его движении от периферии 3 трубного пучка к его центру 4 поддерживают постоянной и снижение скорости минимизировано.

От скорости пара зависит интенсивность теплообмена и коэффициент теплоотдачи от пара трубного пучка. Чем больше скорость пара, тем больше коэффициент теплоотдачи от пара. Чем выше скорость, тем процесс теплообмена между паром и охлаждающими теплообменными трубками происходит интенсивнее.

Сформированное переменным плоскоовальным поперечным сечением и переменным углом закрутки оптимальное проходное сечение трубного пучка обеспечивает высокое значение коэффициента теплоотдачи от пара в периферийной и в центральной зонах трубного пучка.

Выполнение теплообменных трубок 2 первого ряда периферийной зоны с наибольшим отношением наружных размеров их поперечного сечения и радиально направленной продольной осью обеспечивает большее проходное сечение при входе потока пара в трубный пучок по сравнению с круглым сечением теплообменных трубок 2. Если с таким же шагом установить теплообменные трубки 2 с круглым поперечным сечением, то увеличиваются габариты пучка. При сохранении габаритов - уменьшается количество теплообменных трубок 2 с круглым поперечным сечением и уменьшается тепловая нагрузка такого трубного пучка.

Выполнение угла закрутки теплообменных трубок 2 на первом ряду периферийной зоны наибольшим обеспечивает максимальную степень контакта входящего в пучок с наибольшей скоростью потока пара и наибольшей теплообменной поверхности трубок 2 с охлаждающей средой.

Первый ряд периферийной зоны выполнен с наибольшим межтрубным расстоянием и с наибольшей поверхностью теплообмена всего ряда. На первом периферийном ряду наибольшая скорость потока пара 43,9 м/с, количество сконденсированного пара наибольшее, коэффициент теплоотдачи от пара и от воды наибольший по трубному пучку, коэффициент теплопередачи имеет наибольшее значение.

Далее от периферии 3 количество сконденсированного пара уменьшается и площадь теплообменной поверхности уменьшается за счет уменьшения угла закрутки теплообменных трубок 2. Но на каждом ряду площадь теплообменной поверхности сохраняется увеличенной по сравнению с прототипом с прямыми теплообменными трубками.

Выполнение теплообменных трубок 2 остальной периферийной части трубного пучка с переменным плоскоовальным поперечным сечением с продольной осью поперечного сечения в радиальном направлении обеспечивает большее межтрубное расстояние в этой зоне по сравнению с теплообменными трубками круглого поперечного сечения.

Уменьшением отношения наружных размеров поперечного сечения теплообменных трубок 2, как минимум, от ряда к ряду обеспечивают профилирование оптимального проходного сечения, поддерживающее постоянную скорость пара на каждом ряду.

При сохранении высокой постоянной скорости потока пара в трубном пучке - сохраняется высокий коэффициент теплопередачи в периферийной и центральной зонах, так как объем сконденсированного пара за время прохождения потока пара через трубный пучок больше, чем при теплообменных трубках 2 круглого поперечного сечения.

Выполнение теплообменных трубок 2 центральной зоны трубного пучка с переменным плоскоовальным поперечным сечением с продольной осью поперечного сечения, направленной перпендикулярно радиусу трубного пучка, обеспечивает более высокую скорость потока пара в центральной зоне по сравнению с прототипом.

Сужение проходного сечения пара трубного пучка по экспоненциальному принципу поддерживает постоянную скорость пара до середины центральной зоны трубного пучка. Далее на определенном ряду поддержание скорости пара постоянной уже невозможно и происходит ее снижение. С 9-го ряда по 11-й ряд значение скорости потока пара снижается до 26 м/с и минимально до 14 м/с, что может быть связано с возросшим гидравлическим сопротивлением этой части пучка из-за изменения направления продольной оси плоскоовального поперечного сечения теплообменных трубок 2 с радиального на перпендикулярный радиусу трубного пучка. При этом значение скорости потока пара сохраняется выше, чем в аналогичной зоне трубного пучка при круглом поперечном сечении теплообменных трубок 2. По данным таблицы 1 (фиг. 4), коэффициент теплоотдачи от пара последнего ряда центральной зоны выше, чем аналогичного ряда прототипа, что связано с более высокой скоростью потока пара на последнем ряду.

Также сохраняется преимущество по теплоотдаче по воде, и коэффициент теплоотдачи по воде на этих последних рядах центральной зоны остается наибольшим, так как теплообменные трубки 2 последних центральных рядов выполнены с наибольшим отношением наружных размеров их поперечного сечения. Коэффициент теплоотдачи по воде выше у теплообменных трубок 2 с овальным или плоскоовальным поперечным сечением, и с уменьшением указанного отношения он уменьшается. Наибольшее значение коэффициента теплоотдачи по воде 12123, 4 ккал/(м²⋅час⋅°С) при отношении наружных размеров поперечного сечения теплообменных трубок 2, равным двум.

Чем больше отношение наружных размеров поперечного сечения теплообменных трубок 2, тем больше прогреваемая площадь сечения охлаждающей воды и тем больше теплоотдача по воде. По данным расчета, ряды с наибольшим отношением наружных размеров поперечного сечения теплообменных трубок 2 как на периферии 3 так и в центре 4 трубного пучка имеют наибольший коэффициент теплоотдачи по воде.

Устройство работает следующим образом. Компоновка трубного пучка позволяет максимально эффективно использовать увеличенную закруткой трубок 2 поверхность теплообмена и постоянную скорость пара.

Пар поступает в разреженное межтрубное пространство первого ряда периферийной зоны поперечно-обтекаемого паром трубного пучка с начальной наибольшей скоростью пара (до 70 м/с) и максимально конденсируется на максимально увеличенной закруткой теплообменной поверхности трубок 2 пучка с наибольшим отношением наружных размеров плоскоовального поперечного сечения, образуя наибольшее количество сконденсированного на первом ряду пара. Образовавшийся на каждой теплообменной трубке конденсат отводится по ней к одной из трубных досок.

Затем, после первого ряда, поток пара проходит периферийную зону, обтекая теплообменные трубки 2 переменного овального или плоскоовального поперечного сечения, продольная ось которых направлена радиально, то есть по направлению движения потока пара в поперечно-обтекаемом трубном пучке, и центральную зону, обтекая теплообменные трубки 2 овального или плоскоовального поперечного сечения, продольная ось которых направлена перпендикулярно радиусу, то есть поперек движению потока пара.

Поток пара при движении с высокой постоянной скоростью в разреженном межтрубном пространстве трубного пучка, конденсируется на увеличенной закруткой поверхности теплообменных трубок 2 каждого ряда в большей степени, чем в трубном пучке теплообменных трубок 2 с круглым поперечным сечением прототипа. Интенсивность теплопередачи возрастает по сравнению с прототипом.

При высокой постоянной скорости потока пара в трубном пучке, в единицу времени через последующие ряды проходит больший объем пара, чем при круглом поперечном сечении трубок 2 и степень конденсации пара возрастает, так как больше объем пара, который соприкоснулся с охлаждающими трубками в единицу времени. Коэффициент теплоотдачи от пара увеличивается, коэффициент теплопередачи увеличивается, эффективность теплообмена повышается.

Пройдя трубный пучок, несконденсированный пар удаляют отсосом. Резонанс автоколебаний теплообменных трубок 2 трубного пучка при высокой скорости потока пара предотвращен компоновкой трубного пучка.

Таким образом, изобретение обеспечивает расширение арсенала трубных пучков конденсаторов пара, повышение эффективности теплообмена, повышение надежности и долговечности трубного пучка конденсатора пара.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в теплообменных аппаратах. В трубном пучке конденсатора пара, содержащем теплообменные трубки, установленные в трубных досках цилиндрическими соосными рядами, теплообменные трубки, как минимум, каждого ряда выполнены с овальным или плоскоовальным поперечным сечением с переменным в радиальном направлении отношением большего наружного размера поперечного сечения теплообменных трубок к его меньшему наружному размеру, при этом продольная ось поперечного сечения теплообменных трубок рядов периферийной зоны направлена радиально, а продольная ось поперечного сечения теплообменных трубок рядов центральной зоны направлена перпендикулярно радиусу трубного пучка, при этом теплообменные трубки установлены винтообразно с переменным в радиальном направлении углом закрутки к образующей цилиндрической поверхности ряда с уменьшением угла закрутки от периферии трубного пучка к его центру. Технический результат – повышение эффективности теплообменника. 5 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

1. Трубный пучок конденсатора пара, содержащий теплообменные трубки, установленные в трубных досках цилиндрическими соосными рядами, отличающийся тем, что теплообменные трубки, как минимум, каждого ряда выполнены с овальным или плоскоовальным поперечным сечением с переменным в радиальном направлении отношением большего наружного размера поперечного сечения теплообменных трубок к его меньшему наружному размеру, при этом продольная ось поперечного сечения теплообменных трубок рядов периферийной зоны направлена радиально, а продольная ось поперечного сечения теплообменных трубок рядов центральной зоны направлена перпендикулярно радиусу трубного пучка, при этом теплообменные трубки установлены винтообразно с переменным в радиальном направлении углом закрутки к образующей цилиндрической поверхности ряда с уменьшением угла закрутки от периферии трубного пучка к его центру.

2. Трубный пучок по п.1, отличающийся тем, что теплообменные трубки, как минимум, каждого ряда выполнены с уменьшением от периферии отношения большего наружного размера поперечного сечения теплообменных трубок к его меньшему наружному размеру до 1 и увеличением от 1 данного отношения к центру.

3. Трубный пучок по п.1, отличающийся тем, что теплообменные трубки, как минимум, первого ряда периферийной зоны и, как минимум, последнего ряда центральной зоны выполнены с наибольшим в трубном пучке отношением большего наружного размера к меньшему наружному размеру их овального или плоскоовального поперечного сечения, но не более 6.

4. Трубный пучок по п.1, отличающийся тем, что теплообменные трубки, как минимум, одного ряда выполнены с одинаковым отношением большего наружного размера к меньшему наружному размеру их поперечного сечения и установлены с одним углом закрутки.

5. Трубный пучок по п.1, отличающийся тем, что, как минимум, в каждом ряду теплообменные трубки установлены с уменьшением угла закрутки.

6. Трубный пучок по п.1, отличающийся тем, что наибольший в трубном пучке угол закрутки теплообменных трубок, как минимум, первого ряда периферийной зоны не более 60°.