Раздающий коллектор подогревателя высокого давления Советский патент 1984 года по МПК F28F9/00 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть исполь зовано для защиты поверхностей теплообмена, преимущественно в подогревателях высокого давления, от кавитационных разрушений. Известен раздающий коллектор теплообменника, содержащий защитные вставки и патрубки теплообменных труб Cl. Недостатком указанной конструкции является наличие кавитации в трубах при использовании такого коллектора в подогревателях высокого давления. Известен раздающий коллектор теплообмен.ника (подогревателя высокого давления), содержащий корпус с установленными в нем перфорированными патрубками теплообменных труб 2}. В данной конструкции улучшена сис тема подвода воды, однако недостатком ее является отсутствие оптимизации конструктивных характеристик перфорированных патрубков, что в условиях их работы в подогревателях высокого давления приводит к возникновению кавитационных процессов в теплообменных трубах, а это снижает надежность работы подогревателя и интенсивность процессов теплообмена в нем. Целью изобретения является повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в раздающем коллекторе подогревателя высокого давления, содержащем корпус с установленными в нем перфорированными патрубками теплообменных труб, отношение длины пер форированного патрубка к его внутреннему диаметру составляет-7/5 , отношение суммарной площади отверстий каждого перфорированного патрубка к площади его проходного сечения Составляет. , где L, - длина патрубка, D - внутренний диаметр патруб ка, EF - суммарная площадь перфорации, F - площадь проходного сечения патрубка. На фиг. изображен раздающий коллектор, продольный разрез; на фиг.2 график зависимости интенсивности каIEFвитации (J) от отношения-р- ; на фиг.З - график зависимости относительного паросодержания V/Y от относительной длины патрубка (отношения где Ч - доля сечения, занятая паром, Ч - доля сечения, занятого паром в месте его образования. Раздающий коллектор подогревателя высокого давления содержит корпус 1 перфорированные патрубки 2, заведенные в корпус 1 и соединенные с теплообменными трубами 3, имеющими то же проходное сечение, что и патрубок 2. В частном случае патрубком 2 может служитьконец теплообменной трубы 3. Патрубок 2 имеет перфорационные отверстия 4, расположенные на его боковых стенках, и заглушку 5, также снабженную одним или несколькими отверстиями б, при этом отношение суммарной площади отверстий 4 и б перфорации к площади проходного сечения патрубка 2 составляет- г2 а отношение длины патрубка 2 к его внутреннему диаметру составляет lL-,ir D Раздающий коллектор подогревателя высокого давления работает следующим образом. Нагреваемая вода, протекая внутри корпуса 1 раздакяцего коллектора, поступает через отверстия 4 и б перфорации в патрубок 2 и затем в теплообменные трубы 3. При этом возникающие фазовые превращения воды в пар за счет выполнения условия EF/F7 2 снижаются до минимума и гасятся как в отверстиях 4 и б перфорации, так и по длине патрубка 2, не попадая в теплообменные трубы 3. Анализ проведенных испытаний показал, что интенсивность кавитации Л существенно зависит от двух основных факторов, скорости движения среды в трубе, определяемой безразмерным значением числа Рейнольда (Re ) и симплекса EF/F. Наибольшим допустимым значением числа Re по условиям возникновения эрозии является величина, равная б10. На фиг.2 кривая 1 соответствует максимально допустимому значению числа -10 . При меньших значениях , также вполне допустимых при работе подогревателя высокого давления, но приводящих к снижению интенсивности теплообмена, интенсивность кавитации резко снижается. Снижается при этом и предельное значение симплекса EF/F (кривая 2), поэтому выполнение условия EF/F 2 всегда будет удовлетворять требованию практического отсутствия кавитационных процессов во входных сечениях рассматриваемой конструкции. Однако выполнение условий входа среды в патрубок 2 не исключает полностью возможности образования паровых пузырей в сечениях, удаленных от входа среды в патрубок 2 из-за наличия в потоке вихрей и сужений. В этом случае может наступить схлопыг вание образовавшегося пузыря и хотя

вероятность образования таких пузырей .и мощность схлопывания незначительны, однако надежность работы теплообменных труб 3 при этом снижается. Чтобы ликвидировать возможность схлопывания пузырей в теплообменных трубах 3, следует допустить |это схлопывание в патрубке 2 раздающего коллектора, -частичное разрушение которого не приводит к выхолу из строя как раздающего коллектора, так и подогревателя в целом, т.е. надежность работы подогревателя не уменьшается при наличии маловероятных, но возможных кавитационных явлений в патрубке 2 раздающего коллектора.

С тем, чтобы выполнить вышеизложенное требование, необходимо, чтобы длина свободного пробега образовавлихся пузырей не превышала длины

патрубка 2. На фиг.З показано относительное паросодержание (возможная длина свободного пробега образовавшихся пузырей) при различных условиях протекаквдих процессов, т.е. отражающих влияние числа fte (кривая -10 и кривая 2-.Re 4-10. Как видно, при L/D f/5 все образовавшиеся пузыри успевают сконденсироваться в пределах патрубка 2.

Таким образом, использование изобретения в подогревателях высокого давления позволяет повысить надежность работы этих аппаратов и долговечность их эксплуатации. Кроме того, дополнительный экономический эффект может быть получен за счет интенсификации процессов теплообмена путем установки максимально допустимых по условиям эрозии скоросте потока охлаждающей воды.

РАЗДАЮЩИЙ КОЛЛЕКТОР ПОДОГРЕВАТЕЛЯ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащий корпус с установленными в нем перфорированными патрубками теплообменных труб, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности, отношение длины перфорированного патрубка к его внутреннему диаметру составляет- 7 а отношение суммарной площади отверстий каждого перфорированного патрубка к площади его проходного сечения составляет. . 2 I где L - длина патрубка, i) - внутренний диаметр патрубка, SF - суммарная площадь перфорации, F - площадь проходного сечения патрубка.