Теплообменный элемент конденсатора Советский патент 1992 года по МПК F28B1/06 

фиг. 2.

Изобретение относится к кожухотруб- ным теплообменникам и может быть использовано в теплообменных аппаратах и в конденсаторах паровых турбин на тепловых и атомных электростанциях.

Известна теплообменная труба, преимущественно конденсатора, снабженная на наружной поверхности спиральной канавкой, выполненной с образованием спиральных поясков. На спиральных поясках происходит конденсация рабочего тела (пара). Указанные пояски по сравнению с гладкой наружной поверхностью трубы увеличивают поверхность конденсации рабочего тела. Спиральные канавки служат для отвода конденсата со спиральных поясков.

Недостатком такой теплообменной трубы является низкий коэффициент теплоотдачи из-за неэффективной работы верхней части теплообменной трубы вследствие малой скорости течения конденсата в канавках этой части трубы из-за затопления конденсатом нижней части трубы.

Известна также горизонтальная тепло- обменная труба конденсатора с поперечным оребрением на наружной поверхности. На поперечных ребрах происходит конденсация рабочего тела (пара). Указанные ребра по сравнению с гладкой наружной поверхностью трубы увеличивают поверхность конденсации рабочего тела. Межреберные канавки служат для отвода конденсата с поперечных ребер.

Недостатком указанной теплообменной трубы является низкий коэффициент теплоотдачи, так как верхняя часть трубы из-за малого наклона межреберных канавок, приводящего к малой скорости конденсата в них, работает неэффективно, а нижняя часть покрыта толстой пленкой конденсата. Поэтому максимальная интенсификация теплообмена на горизонтальных трубах с поперечными ребрами достигает не более 100-120%, в то время как для вертикальных труб с продольным оребрением она достигает 500-600%.

Наиболее близким к предлагаемому является теплообменный элемент конденсатора, который содержит расположенные друг под другом и соединенные вертикальной пластиной трубы, причем на наружной поверхности пластины и нижней трубы выполнены поперечные ребра и канавки, а верхняя труба имеет гладкую поверхность, в ее нижней части выполнены два ряда отверстий, сообщенные с канавками пластин. В процессе работы конденсат, подаваемый насосом из нижней части конденсатора в верхнюю трубу теплообменного элемента,

через отверстия последней поступает в канавки пластины и затем под действием сил тяжести и накопленной кинетической энергии движется по межреберным канавкам

нижней трубы и далее - в ее донную часть, с которой стекает в конденсатор. При этом вследствие того, что в межреберные канавки нижней трубы конденсат поступает из канавок пластины с определенной скоростью, происходит ускорение процесса стягивания конденсата с поверхности ребер и уменьшение толщины пленки последнего, что приводит к интенсификации теплообме- на.

Недостатки известного теплообменного элемента конденсатора - увеличенные габариты конденсатора из-за наличия вертикальной пластины, соединяющей трубы первого.

Цель изобретения - повышение компактности, путем удаления вертикальной пластины, соединяющей трубы теплообменного элемента.

Указанная цель достигается тем, что в

теплообменном элементе конденсатора боковые стороны продольного паза расположены под углом, превышающим угол сектора трубы, охватывающего паз, элемент выполнен полым с полостью, сообщенной с

полостью верхней трубы, при этом высота элемента и глубина паза равны высоте поперечного ребра нижней трубы, а на боковых поверхностях элемента в зоне канавок выполнены отверстия, сообщающие полость элемента с этими канавками.

На фиг. 1 изображен теплообменный элемент конденсатора; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Теплообменный элемент конденсатора

(фиг. 1) содержит расположенные друг под другом трубы 1 и 2, между которыми расположен соединительный элемент 3 (фиг. 1,2), причем нижняя труба 2 выполнена с поперечными ребрами 4 и канавками 5 на наружной поверхности и имеет в верхней части продольный паз 6 под элемент 3, а верхняя труба 1 имеет гладкую поверхность и ее полость сообщена с канавками 5 нижней трубы 2, боковые стороны 7 продольного

паза 6 расположены под углом р, превышающим угол/5 сектора трубы 2, охватывающего паз 6, элемент 3 выполнен полым с полостью 8, сообщенной с полостью верхней трубы 1, при этом высота элемента 3 и

глубина паза 6 равны высоте поперечного ребра 4 нижней трубы 2, а на боковых поверхностях 9 элемента 3 в зоне канавок 5 выполнены отверстия 10, сообщающие полость 8 элемента 3 с канавками 5.

В процессе работы конденсат, подаваемый насосом из нижней части конденсатора в верхнюю трубу 1 теплообменного элемента через отверстия 10, поступает в канавки 5 наружной поверхности нижней трубы 2 и затем под действием сил тяжести и накопленной кинетической энергии движется вниз по указанным канавкам 5 и далее - в донную часть трубы 2, с которой стекает в конденсатор.

Благодаря расположению отверстий 10, выполненных на боковых поверхностях 9 элементов 3, непосредственно в канавках 5 нижней трубы 2 достигается возможность уменьшить высоту теплообменного элемен- та за счет удаления в прототипе соединительной пластины между трубами.

Выход конденсата из отверстий 10 элемента 3 верхней трубы 1 осуществляется со скоростью, обеспечивающей безотрывное его движение по канавке 5 нижней трубы 2. Для того чтобы конденсат, выходящий из отверстий 10, поступал в канавки 5 и не выходил из отверстий, не соприкасаясь с поверхностью канавки 5, боковые стороны 7 продольного паза 6 расположены под углом tp, превышающим угол/3 сектора трубы 2, охватывающего паз 6. В этом случае конденсат выходит из отверстий 10 элемента 3 не по касательной в плоскости выхода кон- денсата к окружности, описываемой радиусом, равным расстоянию от оси трубы 2 до оси отверстия 10, а под острым углом к указанной касательной, величина которого зависит от скорости выхода струи конденсата из отверстий 10, а следовательно, от давления внутри верхней трубы 1.

В отдельных случаях высота элемента 3 может превышать глубину паза 6, равного высоте поперечного ребра 4 нижней трубы 2, что определяется отсутствием капиллярного эффекта в месте соединения двух труб, т. е. отсутствием удержания конденсата между двумя трубами. Последнее возможно

при малой высоте поперечного ребра 4 нижней трубы 2. Это возможное превышение высоты поперечного ребра 4 является столь незначительным, что выигрыш в габарите за счет удаления в прототипе пластины оказывается существенным.

Выполнение соединительного элемента 3 как целое с верхней трубой 1 может быть осуществлено с помощью специального штампа, который несложно изготовить. При этом одновременно упрощается технология соединения двух труб теплообменного элемента конденсатора и повышается его надежность.

Таким образом, предложенное техническое решение теплообменного элемента конденсатора позволяет повысить компактность теплообменного элемента, а следова- тельно, и сократить габариты самого конденсатора, не ухудшая коэффициент теплоотдачи с наружной стороны теплообменного элемента.

Формула изобретения

Теплообменный элемент конденсатора, содержащий расположенные друг под другом трубы, между которыми расположен соединительный элемент, причем нижняя труба выполнена с поперечными ребрами и канавками на наружной поверхности и имеет в верхней части продольный паз под элемент, а верхняя труба имеет гладкую поверхность и ее полость сообщена с канавками нижней трубы, отличающийся тем, что, с целью повышения компактности, боковые стороны продольного паза расположены под углом, превышающим угол сектора трубы, охватывающего паз, элемент выполнен полым с полостью, сообщенной с полостью верхней трубы, при этом высота элемента и глубина паза равны высоте поперечного ребра нижней трубы, а на боковых поверхностях элемента в зоне канавок выполнены отверстия, сообщающие полость элемента с этими канавками.

4н

Изобретение относится к кожухотруб- ным теплообменникам и может быть использовано в теплОобменных аппаратах и в конденсаторах паровых турбин на тепловых и атомных электростанциях. Цель изобретения - повышение компактности. Теплообменный элемент конденсатора содержит расположенные друг под другом трубы 1 и 2, между которыми расположён соединительный элемент 3. Нижняя труба 2 выполнена с поперечными ребрами 4 и канавками на наружной поверхности и имеет в верхней части продольный паз 6 под элемент 3, а верхняя труба имеет гладкую поверхность и ее полость сообщена с канавками нижней трубы 2. Элемент 3 выполнен полым с поло- стью8, сообщенной с полостью верхней трубы 1, при этом высота элемента 3 и глубина паза 6 равны высоте поперечного ребра 4 нижней трубы 2, а на боковых поверхностях 9 элемента 3 в зоне канавок выполнены отверстия 10, сообщающие полость 8 элемента 3 с канавками 5. 2 ил. А-А (Л С

-и

А ери г. 1 4

-J

-2

LL L 1