Теплообменник

 

Использование: в теплотехнике. Сущность изобретения: трубная доска теплообменника состоит из двух частей 9, 10. К каждой из частей 9, 10 подсоединены конденсаторы и испарители тепловых труб. Они выполнены в виде отдельных патрубков. Количество их может быть различно. Части 9, 10 трубной доски соединены между собой по периметру с образованием в центральной части полости. Полость сообщена со всеми упомянутыми патрубками. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

h Вакду нас асу

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4881562/06 (22) 11.11.90 (46) 23.11.92. Бюл. М 43 (71) Научно-производственный центр при

Николаевском кораблестроительном институте им. адм, С. О. Макарова (72) В, Г. Кузнецов и Ю. А. Половец (56) Васильев Л. Л. и др. Теплообменникиутилизаторы на тепловых трубах. Минск:

Наука и техника, 1987.

Авторское свидетельство СССР

l4 987355, кл. F 28 D 15/02, 1981.. Ы 1776964А1 (п)5 F 28 D 15/02 (54)ТЕПЛООБМЕННИК (57) Использование: в теплотехнике. Сущность изобретения: трубная доска теплообменника состоит из двух частей 9, 10. К каждой из частей 9, 10 подсоединены конденсаторы и испарители тепловых труб. Они выполнены в виде отдельных патрубков, Количество их может быть различно, Части 9, 10 трубной доски соединены между собой по периметру с образованием в центральной части полости. Полость сообщена со всеми упомянутыми пэтрубками. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1776964

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, у которых рабочая поверхность выполнена из двухфазных термосифонов, и может быть использовано в стационарной и транспортной энергетике.

Теплообменники на тепловых трубах (TT) находят сейчас все большее применение как утилизаторы теплоты сильно запыленных потоков дымовых газов и даже для агрессивных сред (1).

При изготовлении такого рода теплообменников наиболее сложным представляется производство собственно ТТ (их изготовление, способ заполнения, контроля качества и т.д.) и способ их крепления в трубной доске.

Большая трудоемкость изготовления тепловых труб и их крепление в трубных досках является причиной попыток различных авторов упростить технологию изготовления теплообменника в,целом и тем самым снизить его себестоимость.

Наиболее близким техническим решением (прототип) нами выбран теплообменник (2). Данный теплообменник содержит пакет теплообменных труб, закрепленных в составной трубной доске, состоящей иэ двух разъемных частей. Тепловые трубы также выполнены составными из двух частей, каждая из которых закреплена в соответствующей части трубной решетки.

Тепловоспринимающая и теплоотдающая части теплообменника разъемно соединены друг с другом при помощи болтового соединения и в местах стыковки по всей поверхности соприкосновения частей трубной доски имеется слой герметизирующей мастики.

Данная конструкция обладает следующими недостатками: а) обеспечение надежности соединения частей трубной доски по всей плоскости разъема является весьма сложной задачей; б) сохраняется прежняя трудоемкая работа по герметизации, вакуумированию и заполнению теплоносителем каждой тепловой трубы в отдельности; в) центральное расположение газоот водного канала сильно снижает компактность теплообменника (увеличивает его габариты).

Ц е л ь изобретения — снижение себестоимости изготовления теплообменника эа счет упрощения его конструкции и технологии изготовления, Поставленная цель достигается тем, что тепловые трубы также выполнены составными из двух частей, каждая из которых закреплена в соответствующей части трубной доски, но после сое20

30 образом.

35 кипение) теплоносителя 16, которым они заполнены. Давление пара внутри ТТ повыша50

5

45 динения этих частей образуется общая для всех тепловых труб центральная камера.

Плотность стыка теперь уже по кольцевой поверхности достигается с помощью болтового соединения или даже сварки.

На фиг. 1 показана схема теплообменника и способ его включения в работу; на фиг. 2 — трубная доска, Теплообменник 1 расположен параллельно газоходу 2. Регулирование расхода горячих газов производится заслонкой 3.

Характер движения горячих газов в тепловоспринимающей части определяется наличием и количеством проставок 4. В тепловоспринимающей части теплообменника характер обтекания рабочей поверхности определяется расположением и размерами патрубков 5 и 6 подвода холодного и подогретого теплоносителя.

Теплообменник содержит пакет тепловых труб 7, закрепленных в составной трубкой доске 8, включающей верхнюю 9 и нижнюю 10 части. Последние образуют центральную камеру 11. Тепловые трубы 7 также выполнены составными из двух частей

12 и 13, каждая из которых вварена в соответствующую часть трубной доски. Корпус теплообменника состоит из двух цилиндрических частей 14 и 15, скрепленных с трубной доской болтовым соединением, Теплообменник работает следующим

Горячие газы омывая нижнюю часть 12 тепловых труб 7, вызывают испарение (или ется. flap заполняет через центральную камеру 11 верхние части 13 тепловых труб 7, которые омываются нагреваемой жидкостью. В зависимости от температуры горячих газов последняя будет нагреваться, испаряться и даже кипеть, т.е. теплообменник может работать как подогреватель или парогенератор.

Внутри ТТ происходит конденсация пара на поверхности, при этом снижается его давление, вызывая продолжение конденсации новых порций пара. Пленка конденсата под действием сил тяжести стекает вниз в зону испарения. В отличие от прототипа, где каждая ТТ работает самостоятельно, в предлагаемой конструкции центральная камера выполняет роль распределителя тепловой нагрузки по тепловым трубам. Если тепловоспринимающая часть какой-либо тепловой трубы омывается более интенсивно, то в ней будет происходит более интенсивная конденсация. Эта труба будет передавать большую мощность, т.е, будет происходить саморегуляция тепловой нагрузки.

1776964

Далее приведены технологические особенности изготовления теплообменника, связанные с его конструкцией.

Первоначально трубная доска 8 изготавливается из двух половин 9 и 10. В каждую из половин ввариваются части тепловых труб — тепловоспринимающая 12 или конденсационная 13. Затем обе половины трубной доски с частями труб свариваются в единое целое и образуют рабочую поверхность теплообменника. Допустим вариант разъемного соединения части трубной доски, Теперь вакуумирование и заполнение теплоносителем можно сделать для всего теплообменника сразу. Для этого предусмотрены патрубки с клапанами 17 и

18. Таким образом обеспечивается необходимая плотность, надежность соединения и снижение себестоимости.

Теплообменник предлагаемой конструкции изготавливается в следующей последовательности: — изготавливаются части трубной доски

9 и 10, расположение отверстий в плане определяется из конструктивных соображений, причем число отверстий в одной половинке трубной доски может не соответствовать числу отверстий во второй; диаметр отверстий больше диаметра труб 12 и

13 на 0,2...0,3 мм; — изготавливается необходимое количество патрубков 12 и 13, заглушенных с одной стороны; их длина и диаметр зависит от усилий теплообмена со стороны подвода теплоты и теплосьема (вверху); — патрубки 12 и 13 ввариваются в соответствующие половинки трубной доски; — трубная доска обваривается по периметру, образуя одно целое 8; ввариваются патрубки под клапаны 17 и 18; — полученная конструкция подвергается отжигу в нагревательной печи для снятия остаточных напряжений в материале сварНОГО шва; — с помощью клапанов 17 и 18 конструкция заполняется теплоносителем по одному из известных способов.

Теплообменник готов к работе, Если конденсационная часть тепловых труб омывается капельной жидкостью, то допустим любой режим теплообмена (однофаэный или двухфазный с образованием пара).

Число труб в конденсационной части теплообменника, т.е. со стороны теплоотвода, может отличаться от числа тепловоспринимающих труб, закрепленных в трубной доске и зависит от интенсивности теплоотвода (теплоотдачи). Например, высокие коэффициенты теплоотдачи к капельным

35 жидкостям позволяют сократить величину теплообменной поверхности, т.е. число труб в конденсационной части теплообменника.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый теплообменник по сути своей будет работать как своеобразная тепловая труба с центральной камерой и отличается от известных конструкций тем, что позволяет операции вакуумирования в заполнении внутренним теплоносителем производить сразудля всего пучка труб, чем существенно упрощается технология изготовления, уменьшается себестоимость при сохранении прежнего ресурса.

Наличие центральной камеры позволяет перераспределить количество теплоносителя в отдельных тепловых трубах в соответствии с их тепловой нагрузкой.

В заявленной совокупности признаков такой теплообменник в литературе и других источниках не найдет, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия".

Использование теплообменника предлагаемой конструкции позволяет снизить трудоемкость изготовления теплообменника на тепловых трубах за счет снижения металлоемкости и выполнения операций вакуумирования и заполнение для всего пучка труб сразу, а не отдельно для каждой тепловой трубы, Обеспечивается надежность соединения и его плотность за счет применения сварки (с последующим отпуском материала сварного шва) или кольцевой уплотнительной канавки с прокладкой.

Формула изобретения

1. Теплообменник, содержащий установленный в корпусе с помощью трубной доски пакет тепловых труб, при этом трубная доска выполнена из двух соединенных между собой частей, одна иэ которых расположена со стороны горячего, а другая — со стороны холодного теплоносителей, а испарители и конденсаторы тепловых труб — в виде патрубков, подсоединенных к соответствующим частям трубной доски, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения технологичности изготовления, части трубной доски соединены между собой по периметру с образованием между ними полости, сообщающейся со всеми упомянутыми патрубками.

2. Теплообменник по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что количество упомянутых патрубков, подсоединенных к разным частям трубной доски, различно.

1776964

Составитель В. Кузнецов

Редактор Т, Куркова Техред M.Моргентал Корректор Н. Кешеля

Заказ 4114 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101