Раздающий коллектор подогревателя высокого давления

 

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 .

(1Е (11) F 28 F 9100

3(59

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

> е „

% l." — 1 QÜ

g„ i)6 „)), ф (l (21) 3320587/24-06 (22) 17 ° 07 ° 81 (46) 07.03.84 ° Бюл. М 9 (72) И.И. Беляков, R).Í. Боголюбов, А.П. Галуза, Я.Б. Шабун и Г.И. Левченко (53) 621.565 ° 94(088.8) (56) 1. Патент CUIA 9 3400755, кл. 165-1, опублик. 1968 °

2. Бараш Б.A. Развитие судовых паровых котлов. М.-Л., Редакция судостроительной литературы, 1937, с. 533-534, рис. 351. (54)(57) РАЗДА)ОЩИИ КОЛЛЕКТОР ПОДОГРЕBATEJIH ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащий корпус с установленными в нем перфорированными патрубками теплообменных труб, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности, отношение длины перфорированного патрубка к его внутреннему диаметру составляет, а отношеQ / ние суммарной площади отверстий каждого перфорированного патрубка к площади его проходного сечения составляет 2, где L — длина патрубfF

F ка, 1) — внутренний диаметр патрубка, 5F — суммарная площадь перфорации, F — - площадь проходного сечения патрубка.

1078232

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть исполь зовано для защиты поверхностей теплообмеиа, преимущественно в подогре вателях высокого давления, от кавитационных разрушений.

Известен раздающий коллектор теплообменника, содержащий защитные вставки и патрубки теплообменных труб (13.

Недостатком указанной конструкции является наличие кавитации в трубах при использовании такого коллектора в подогревателях высокого давления.

Известен раздающий коллектор теплообменника (подогревателя высокого 15 давления), содержащий корпус с установленными в нем перфорированными патрубками теплообменных труб (2 3.

В данной конструкции улучшена сис. тема подвода воды, однако недостат- 20 ком ее является отсутствие оптимизации конструктивных характеристик перфорированных патрубков, что в условиях их работы в подогревателях высокого давления приводит к возник- 25 новению 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 перфорированного патрубка к его внут1 реннему диаметру составляет — з, а

I отношение суммарной площади отверстий каждого перфорированного патрубка к площади его проходного сечения

EF 45 соСтавляет. «2 где L, — длина патрубка, D — внутренний диаметр патрубка, E F — суммарная площадь перфорации, F — площадь проходного сечения патрубка. 50

На фиг.1 изображен раздающий коллектор, продольный разрез; на фиг.2 график зависимости интенсивности ка| EF витации (3) от отношения F, на

55 фиг ° 3 — график зависимости относительного паросодержания YlÓ„ от относительной длины патрубка (отношения

4 †), где — доля сечения, занятая .D 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 служить конец 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 6 перфорации к площади проходного сечения патрубка 2 составляет в pg а отношение длины патрубEF

Г ка 2 к его внутреннему диаметру

I .. составляет 4

Раздающий коллектор подогревателя высокого давления работает следующим образом.

Нагреваемая вода, протекая внутри корпуса 1 раздающего 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/F><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 3 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 Ре по условиям возникновения эрозии является величина, равная 6 ° 10 . На фиг.2 кривая 1 соответствует максимально допустимому значению числа Rе = б .10

При меньших значениях йе=4 10, так5 же вполне допустимых при работе ,подогревателя высокого давления, но приводящих к снижению интенсивности теплообмена, интенсивность кавитации резко снижается. Снижается при этом и предельное значение симплекса 6F / F (кривая 2), поэтому выполнение условия E,F/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 схлопы-. вание образовавшегося пузыря и хотя

1078232 г мкб а,s

Составитель В. Чирков

Редактор Т. Кугрышева Техред М.Кузьма Корректор H.Эрдейи

Тираж 631 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 927/33

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 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 выходу 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 образовавшихся пузырей не превышала длины патрубка 2. На фиг.3 показано относительное паросодержание (возможная длина свободного пробега образовавшихся пузырей) при различных условиях протекающих процессов, т.е. отражающих влияние числа Re (кривая 1-Йе=6 10 и кривая 2-Re 4 .10 .

Как видно, при L/Э ф 5 все образовавшиеся пузыри успевают сконденсироваться в пределах патрубка 2.

10 Таким образом, использсвание изобретения в подогревателях высокого давления позволяет повысить надежность работы этих аппаратов и долговечность их эксплуатации. Кроме

15 того, дополнительный экономический эффект может быть получен за счет интенсификации процессов теплообмена путем установки максимально допустимых по условиям эрозии скоростей потока охлаждающей воды.