Теплообменник Советский патент 1985 года по МПК F22D1/32 

Од

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в теплообменных аппаратах, применяемых в системах регенерации паровых турбин и предназначенных для подогре ва воды паром промышленных котельных или паром, отбираемым из промежуточных ступеней турбины.

Целью изобретения является повышение экономичности и надежности работ теплообменника за счет использования встроенного охладителя конденсата с гидравлическим сопротивлением межтрубного пространства, не влияющим на величину перепада давления на регулирующем клапане.

На чертеже изображен теплообменник .

Теплообменник содержит корпус 1 с патрубками 2 и 3 подвода пара и отвода конденсата соответственно, размещенную в верхней части корпуса 1 водяную камеру 4, разделенную перегородкой на входную и полости пучок 5 теплообменных труб, подключенных к водяной камере 4, основной конденсатосборник 6, размещенный в нижней части корпуса 1, охладитель 7 конденсата, выполненньй в виде заключенной в вертикальный кожух 8 части пучка 5 труб и имеющий.отверстие в нижней части и перфорацию в верхней, дополнительный конденсатосборник 9, установленный .над основным конденсатосборником. Нижняя часть кожзха 8 размещена в дополнительном конденсатосборнике 9, а верхняя часть охладителя 7 соединена с основным конденсатосборником посредством трубы 10. В нижней части корпуса 1 установлены водоуказатбльный прибор 11 и разделительная перегородка 12. Патрубки 13 и 14 подвода и отвода воды соответственно подключены к входной и выходной полостям водяной камеры 4. В корпусе 1 установлена также перфорированная труба 15 отвода воздуха.

Теплообменник работает следующим образом.

Нагреваемая вода поступает через патрубок 13 в водяную камеру 4, далее в трубы пучка 5, часть которых размещена в кожухе 8 охладителя 7. Из труб пучка 5, совершив первый ход нагреваемая вода поступает в трубы, подключенные к выходной полости водной камеры 4, и через патрубок 14

вьгеодится из теплообменника. Поток греющего пара через патрубок 2 направляется в корпус 1, распределяется по всей высоте труб пучка 5 и конденсируясь на трубах, движется к трубе 15 отвода воздуха. Конденса греющего пара с труб стекает в дополнительный конденсатосборник 9. Этот конденсатосборник 9 установлен над максимальным уровнем конденсата в корпусе 1 теплообменника и выше верхнего штуцера водоуказательного прибора II. В дополнительном конденсатосборнике 9 ниже верхних кромок его бортов находится входное (для конденсата греющего пара) отверстие в кожухе 8 охладителя 7 конденсата. Из этого конденсатосборника 9 через отверстие кожуха 8 конденсат поступает в охладитель 7.

В начальный момент включения в работу подогревателя давление в межтрубном пространстве корпуса 1 и охладителя 7 конденсата одинаково. При наборе нагрузки, что связано с увеличением расхода пара, давление в корпусе 1 повьш1ается быстрее, чем давле.ние в охладителе 7, за счет конденсации в верхней части межтрубного пространства охладителя 7 пара, ограниченного перфорацией кожуха 8. Минимально возможное давление в верхней части охладителя 7, где расположена перфорация и участок поверхности нагрева труб при входе в них нагреваемой воды, определяется в основном начальной температурой воды.

При конденсации пара, расход которого ограничен отверстиями перфорации в верхней части кожуха 8 на относительно (по отношению к расходу пара) большой по величине поверхности верхней части труб, размещенных в охладителе 7, в последнем создается давление, меньшее чем в корпусе 1 что определяет условия для поступления ковденсата греющего пара из дополнительного кондёнсатосборника 9 через отверстие в нижней части кожуха 8 в межтрубное пространство охладителя 7, Одновременно повьш1ается уровень и в трубе 10, но он всегда ниже по отношению к уровню конденсата в охладителе 7 благодаря тому, что расстояние между дополнительным конденсатосборником 9 и уровнем конденсата в основном конденсатосборнике 6 корпуса принимается больше величины гедравлического сопротивлекия межтрубного пространства охладителя 7 при максимальном расходе конденсата через него. С увеличением давления в корпусе I растет с одновременньм охлаждением за счет омьшания труб уровень конденсата в охладителе 7. При дости жении этим уровнем водослива в кожухе 8 охлажденный конденсат через него поступает в трубу 10, .которая .изолирована, чтобы предотвратить нагрев проходящего через нее охлажденного в охладителе 7 конденсата. Введение трубы 10 под уровень конденсата в основном конденсатосборншсе б, а именно в объем, ограниченный разде лительной перегородкой 12, сводит к минимуму подогрев охлажденного конденсата паром. Далее через патрубок 3 этот.конденсат вьшодится из теплообменника. Через этот же патрубок 3 отводится конденсат греющего пара, когда уровень его в кожухе 8 охладителя 7 занимает промежуточное положе ние между водосливом в кожухе 8 и до полнителышм конденсатосборником 9, и часть конденсата переливается через боковые стенки (борта) дополнительного конденсатосборника 9. При дальнейшем увеличении уровня конденсата в кожухе 8 охладителя 7 им пере крывается часть отверстий перфораций в кожухе 8 и одновременно уменьшает ся (заливается) поверхность, на кото рой конденсировался пар, прошедший через отверстия перфорации. Уменьшение этой поверхности приводит к увеличению давления в паровом объеме охладителя 7 и уменьшению перепада давления между корпусом 1 и межтрубным пространством охладителя 7. Это, в свою очередь, сдерживает рост ., , уровня конденсата в охладителе 7. При выравнивании давления в кожухе 8 охладителя 7 (с учетом столба жидкости в охладителе 7 и его гидравлического сопротивления) и корпусе 1 уровень конденсата в охладителе 7 начинает понижаться, освобождая поверхность тру5 охладителя 7 для конденсации пара. Начавшаяся конденсация вызовет уменьше ние давления, а следовательно, увеличение перепада давлений между кожухом 8 охладителя 7 и корпусом 1, 07 В свою очередь, возросший перепад давления прекратит понижение уровня конденсата в охладителе 7 и он снова начнет подниматься, а затем опять понижаться, колеблясь около среднего положения, саморегулируясь и изменяя это положение в зависимости от изменения давления пара на входе в теплообменник. Таким образом, достигнув высоты водослива в кожухе 8, охлажденный конденсат начинает постоянно переливаться через трубу 10 в основной конденсатосборник 6 в нижней части корпуса 1, а его уровень, достигнув в кожухе 8 охладителя 7 над водосливом расчетной поверхности конденсации, устанавливается автоматически. Использование изобретения позволяет устанавливать встроенный охладитель конденсата в теплообменнике даже в тех , когда рядом нет источника или аппарата с давлением меньшим, чем минимальное давление в межтрубном пространстве рассматриваемого теплообменника. При включении в работу теплообменника из горячего состояния возможно вскипание конденсата в трубе 10, что затруднит быстрое включение в работу охладителя 7. Для устранения влияния вскипания конденсата в трубе 10 целесообразно на ней установить гидрозатвор (узел 1). В этом случае пар самовскипанйя, конденсируясь при температуре, соответствующей пониженному по отношению к корпусу 1 давлению в кожухе 8 охладителя 7, стекает в гидрозатвор, заполняет его, предотвращая поступление в трубу 10 горячего конденсата, а после поступления в трубу 10 охлажденного конденсата из охладителя 7 вопрос о вскипании отпадает. За счет ограниченной конденсации пара в верхней части охладителя 7 создается разница давлений между межтрубным пространством охладителя 7 и корпуса 1, благодаря которой и осуществляется движение конденсата в межтрубном пространстве охладителя 7, поэтому его гидравлическое сопротивление не зп еньшает давления конденсата перед регулирующим клапаном .

/4

ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий корпус с патрубками подвода пара и отвода конденсата, размещенную в ; верхней части корпуса водяную камеру, разделенную перегородкой на входную и выходнзпо полости, пучок теппообменных труб, подключенных к водяной камере, основной конденсатосборник, охладитель конденсата IB виде за.ключенного в вертикальный кожузс части труб пучка, при этом кожух имеет в нижней части отверстие для входа конденсата, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и надеяшости работы теплообменника, последний снабжен дополнительньм конденсатосборниксш, размещенным над основным и соединенным посредством дополнительно установленной трубы с верхней частью охладителя конденсата, при этом нижняя часть кожуха охладителя конденсата размещена в дополнительном конденсатосборннке, а верхняя имеет перфорацию. (Л