Теплообменник Советский патент 1993 года по МПК F22D1/32 F28F9/22 

ложных сторонах, дополнительно снабжено установленной перед крышкой 16 водяной камеры 2 заглушкой 12 с кольцевой проточкой 13 в верхнем участке, уплотнительными элементами 14, размещенными в указанной проточке 13 и компенсационными втулками 22; съемная крышка 16 выполнена с внутренней кольцевой проточкой 17 на нижнем торце, в которой с примыканием к верхнему торцу заглушки 12 установлены указанные компенсационные втулки 22. Теплообменник также дополнительно снабжен кожухом

5, охватывающим трубный пучок 3 и сообщенным с патрубком подвода пара 8, и вер- тикальными перегородками 27, закрепленными на поперечных перегородках на участке между внутренними трубами пучка 3 со стороны сегментных прорезей 26; поперечные перегородки установлены с наклоном в сторону сегментных прорезей 26 и закреплены на кожухе 5, на котором выполнены отверстия 28 для отвода конденсата. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Использование: в теплообменных аппаратах, в частности для подогрева питательной воды в паротурбинных установках. Сущность изобретения: теплообменник, содержащий вертикально установленный корпус 1 с патрубком 8 подвода пара и верхней водяной камерой 2. снабженной съемной крышкой 16, трубный пучок 3, образованный U-образными трубами, закрепленными в трубной доске 4, и снабженный поперечными перегородками с сегментными прорезями 26, выполненными в смежных перегородках на диаметрально противопо

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к теплообменным аппаратам для регенеративного подогрева питательной воды в паротурбинных установках с повышенными начальными параметрами пара и воды.

Известно устройство крышка-заглушка для подогревателя питательной воды высокого давления. Данная крышка-заглушка в сборе включает в себя кольцевое уплотнение круглого сечения, выполненное из металла, сидящее в скошенной канавке, выточенной в наружной кромке на одном конце цилиндрической торцевой заглушки, расположенной в открытом конце водяной камеры сосуда высокого давления. Торцевая заглушка фиксируется на месте от осевого смещения наружу разъемным стопорным кольцом, имеющим выступ, установленным в кольцевой паз, выполненный из внутренней поверхности камеры. Внутренняя базовая поверхность разъемного стопорного кольца выполнена под углом для того, чтобы после вставки в него неразъемного кольца сегменты стопорного кольца расклинивались в паз в наружном направлении. Для стягивания заглушки и установочного кольца в целях создания такого расклинивающего действия предусмотрена стяжная шпилька, ввинченная по центру заглушки, и поперечина, лежащая на установочном кольце, Между заглушкой и разъемным стопорным кольцом установлено плоское компрессионное кольцо, лежащее одновременно на уплотнительном кольце и части торцевой заглушки так, что через кольцевое уплотнение направлена только предварительно заданная часть сжимающей силы, как описано в патенте, а остальная сила, передаваемая торцевой заглушкой под действием внутреннего повышенного давления, передается компрессионным кольцом непосредственно на разъемное стопорное кольцо и далее, через кольцевую выточку, на корпус водяной камеры.

Недостатком данной конструкции крышки-заглушки является сложность конструкции, недостаточная надежность, недостаточная надежность герметичности.

Ближайшим аналогом (прототипом) по технической сущности и достигаемому результату предложенного теплообменника является известная конструкция подогревателя высокого давления, который представляет собой теплообменник вертикального типа, основными узлами которого являются корпус, еерхняя водяная камера и трубная система, Корпус подогревателя сварной, состоит из цилиндрической обечайки, штампованного днища эллиптической формы и фланцев для соединения с трубной системой и водяной камерой. Водяная камера с патрубками подвода и отвода воды выпол-. нена литой стальной с фланцем для соединения с трубной системой, которая состоит из трубной доски, каркаса и U-образнсго трубного пучка. Каркас трубной системы имеет поперечные сегментные перегородки и роликовые опоры для выема пучка, а сегментные перегородки скреплены между собой тягами.

Известный теплообменник имеет недостатки;

водяной камеры и установленных внутри камеры анкерных тяг, которые приводят к нарушению герметичности, т.к. силовой крепеж в данной конструкции испытывает двойную нагрузку-усилие, передаваемое от

рабочего давления воды внутри камеры, и усилие от затяжки крепежа для создания

плотности, при этом возможна протяжка крепежа, что в конечном счете снижает надежность, долговечность теплообменника при работе в области повышенных параметров теплоносителя,.

Цель изобретения - повышение надежности и ремонтопригодности, а также эффективности теплообмена.

Поставленная цель достигается тем, что теплообменник содержит вертикально установленный корпус с патрубком подвода пара, верхнюю водяную камеру, снабженную съеМной крышкой, трубный пучок, образованный Ообразными трубами, закрепленным- в трубной доске, и снабженный поперечными перегородками с сегментными г)рорезями, выполненными в смежных перегородках на диаметрально противоположных сторонах, теплообменник дополнительно снабжен установленной перед крышкой водяной камеры заглушкой с кольцевой проточкой, в которой размещены уп- лотнительныеэлементы, и компенсационными втулками, при этом съемйая крышка выполнена с внутренней кольцевой проточкой на нижнем торце крышки, в которой с примыканием к верхнему торцу заглушки установлены компенсационные втулки, а также благодаря тому, что теплообменник дополнительно снабжен кожухом, охватывающим трубный пучок и сообщенным с патрубком подвода пара, и вертикальными перегородками, закрепленными ;на поперечных перегородках на участке между внутренними трубами пучка со стороны сегментных прорезей, а попереч- льгз перегородки установлены с наклоном в сторону сегментных прорезей и закреплены на кожухе, на котором выполнены отверстия для отвода конденсата.

На фиг. 1 изображен предлагаемый теплообменник, продольный разрез с поворотом патрубка подвода пара для лучшего показа конструкции; на фиг. 2 - разрез Г-Г на фиг. 5; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - 5 сечение В-В на фиг. 2; на фиг. 6 - узел I на фиг. 1.

Предлагаемый теплообменник содержит корпус 1, распределительную водяную камеру 2, трубный пучок 3 из U-образных

0 труб, закрепленных в трубной доске 4, к которой прикреплен каркасный кожух 5. Корпус 1 теплообменника представляет собой сварную конструкцию и включает в себя штампованное эллиптическое днище б, а

5 также воротниковую обечайку 7, с помощью которой корпус 1 прикреплен к нижней кольцевой закраине трубной доски 4. На корпусе 1 имеется патрубок 8, сообщенный с кожухом 5 для подвода к нему греющего

0 пара и патрубок 9 для отвода конденсата. Распределительная водяная камера 2 содержит обечайку 10 с горловиной 11, заглушку 12 с кольцевой проточкой 13, уплотнительные элементы 14, опорное коль5 цо 15 и съемную крышку 16 с внутренней кольцевой проточкой 17, а также патрубки входа 18 и выхода 19 подогреваемой среды (питательной воды) м присоединена к верхней кольцевой закраине трубной доски 4 с

0 помощью стыкового сварного шва. Съемная крышка 16 закреплена к торцу водяной камеры 2 с помощью силовых шпилек 20. Для удобства сборки и осуществления предварительной затяжки уплотнительных элемен5 тов 14, а также для осуществления выема заглушки 12, предусмотрены монтажные шпильки 21, на которые надеты компенсационные втулки 22, предотвращающие уплотнительные элементы 14 от чрезмерной

0 деформации при постоянном сжатии их большим рабочим давлением. Осевое удельное давление, необходимое для предварительного обжатия уплотнительных элементов в пресс-форме перед их сборкой

5 в горловине камеры, определяется по формуле:

Pi -Fi F2

f,

где Р - осевое удельное давление, кгс/см2; PI - максимальное давление в камере, кгс/см ;

t

Fi - торцевая площадь заглушки, см ; F2 - торцевая площадь уплотнительного элемента, см ;

f- коэффициент степени сжатия, учитывающий упругость материала элемента 1.1- 1,3.

Такая конструкция обеспечивает хорошую герметичность, легкий выем заглушки 12 из камеры 2 и увеличивает срок службы уплотнительных элементов 14. Для удобства ремонта и упрощения демонтажа заглушки 12 из водяной камеры 2 конструкция последней предусматривает возможность использования съемной крышки 16 и монтажных шпилек 21 в качестве приспособления для выема заглушки 12 из водяной камеры 2. Демонтаж заглушки 12 осуществляется следующим образом: отвинчиваются гайки на монтажных шпильках 21 и колпач- ковые гайки на силовых шпильках 20 на определенную высоту, приподнимается съемная крышка 16 и устанавливаются подкладки между съемной крышкой 16 и торцем водяной камеры 2, с помощью монтажных шпилек 21 путем завинчивания гаек на этих шпильках 21, заглушка 12 совместно с ул- лотнительными элементами 14 и опорным кольцом 15 поднимается вверх. Для удобства работ при глушении вышедших из строя труб и уменьшения металлоемкости водяной камеры 2 размер горловины 11 определен соотношением - диаметральный размер горловины 11 должен быть не менее сорока сантиметров, но не более внутреннего диаметра водяной камеры. Минимальный размер 40 см определен возможностью свободного доступа в водяную камеру 2 для глушения труб.

Каркасный кожух 5 выполнен из системы скошенных полуобёчаек 23 и 24, размещенных между поперечными перегородками 25 с сегментными прорезями 26 по их периметру и скрепленных между собой по всем сопрягаемым местам. Каждая поперечная перегородка 25 в межтрубном пространстве установлена с наклоном в сторону сегментных прорезей 26 и снабжена вертикальной перегородкой 27 для задержания и направления конденсата к отверстиям 28, выполненным на кожухе 5 у краев вертикальных перегородок 27 для отвода конденсата. В верхней части кожуха 5, примыкающего к трубной доске 4, размещены четыре секции охладителя пара (I, II, II, IV), содержащий короб 30 и фасонную перегородку 31, к которой прикреплены направляющая перегородка 32 и направляющие перегородки 33 и 34, которые в свою очередь скреплены с низлежащей поперечной перегородкой. Фасонная перегородка 31 имеет два фигурных окна 35 и 36 для прохода перегретого пара в заданном направлении, Короб 30 примыкает к прямой полуобечайке 37, имеющей окно для прохода перегретого пара. У нижней части трубного пучка 3 на корпусе 1 размещен возду- хоотводящий кольцевой коллектор 38.

Теплообменник работает следующим образом.

Нагреваемая среда, поступающая от одного из источников (не показан), через патрубок входа 18 направляется в распределительную водяную камеру 2, где распределяется по трубам и проходит через

U-образный пучок, делая два хода. На выходе из труб пучка 3 среда собирается во второй половине камеры 2 и выходит через патрубок 19. Греющая среда, например перегретый пар, проходит в корпус 1 (см. фиг.

1) через патрубок 8 и короб 30 и направляется вверх в отдельный охладитель пара 29, в котором движется-в следующей послздо- вательности: сначала через окно в полуобечайке 37 попадает .в межтрубное

пространстзо секции 1 и через окно 35 в перегородке 31 (см. фиг. 3) проходит в секцию 11, затем через проход между перегородками 33 и 34 (см. фиг. 3) в перегородке 31 поступает в секцию IV, после чего, отдав

тепло перегретого пара, через сегментную прорезь 26 (см. фиг. 1) покидает охладитель пара 29. Далее греющая среда поступает в зону конденсации пара, образованную скошенными полуобечайками 23 и 24 и поперечными перегородками 25 и, проходя между ними превращается в конденсат, который в свою очередь стекает по наклонным поперечным перегородкам 25 и направляется посредством вертикальных перегородок

27 к отверстиям 28 на выход из кожуха 5 и затем через патрубок 9 выводится из нижней части теплообменника по технологическому назначению.

Уплотнение водяной камеры 2 осуществляется заглушкой 12, установленной в горловину 11, за счет заранее заданного осевого удельного давления, передаваемого только на уплотнительные элементы 14 с помощью заранее выбранной высоты компенсационных втулок 22 после соприкосновения последних со съемной крышкой 16.

Выполнение кованой водяной камеры 2 с горловиной 11, в которую установлена заглушка 12, упирающаяся в съемную крышку

16 через уплотнительные элементы 14 и компенсационные втулки 22, обеспечивает высокую надежность, долговечность и удобство ремонта, а наличие в паровом пространстве составного кожуха 5 с

5 отверстиями 28 для отвода конденсата и наклонными поперечными перегородками 25, снабженными вертикальными перегородками 27, позволяет повысить тепловую эффективность теплообменника.

Формула изобретения 1. Теплообменник, содержащий вертикально установленный корпус с патрубком подвода пара и верхней водяной камерой, снабженной съемной крышкой, трубный пу- чоХ образованный U-образными трубами, закрепленными в трубной доске, и снабжен- нь|(й поперечными перегородками с сегмен- тйыми прорезями, выполненными в смежных перегородках на.диаметрально противоположных сторонах, отличающийся тем, что, с целью повышения надеж- и ремонтопригодности, а также эффективности теплообмена. он дополнительно снабжен установленной пе- pei крышкой водяной камеры заглушкой с кольцевой проточкой в верхнем участке, уп- лотнительными элементами, размещенными в указанной проточке, и

компенсационными втулками, съемная крышка выполнена с внутренней кольцевой проточкой на нижнем торце, в которой с примыканием к верхнему торцу заглушки установлены указанные компенсационные втулки.

2. Теплообменник по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что он дополнительно снабжен кожухом с отверстиями для отвода конденсата, охватывающим трубный пучок и сообщенным с патрубком подвода пара, и вертикальными перегородками, закрепленными на поперечных перегородках на участке между внутренними трубами пучка со стороны сегментных прорезей, поперечные перегородки выполнены с отверстиями для отвода конденсата, установлены с наклоном в сторону сегментных прорезей и закреплены на кожухе.