Вертикальный конденсатор

 

Использование: в качестве подогревателя питательной воды паротурбинных установок тепловых и атомных электростанций. Сущность изобретения: каждая трубчатая секция в корпусе 1 выполнена в виде ширмы с чередующимися по ее высоте поперечными и продольными участками 2 и 3 соответственно , образующими полости 8 и 9, в которых установлены наклонные желоба 6 и 7, каждый из которых обращен верхним концом в сторону соответствующего продольного участка 3 ширмы. Плотное заполнение ширмами поперечного сечения корпуса 1 позволяет использовать скоростной эффект греющего пара для интенсификации теплообмена . Желоба 6 и 7 исключают заливание конденсатом нижерасположенных труб ширм, 2 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИК (5П5 F 22 0 1/32

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ .

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP),, Яр., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ =.,; „" " в,„

К ПАТЕНТУ

17

1/ (2Ц 4906053/06 (22) 30.01.91 (46) 07.12,92. Вюл. N 45 (75) А. С. Шамароков. Н. Н, Данилевский, И. Н. Острецов, В. Г. Соценко, В. И. Мелькин, С. И. Япов и M. В; Копанев (73).А, С. Шамэроков (56) Авторское свидетельство СССР

N 1467309, кл. F 22 D 1/32, 1987.

Авторское свидетельство СССР

М 449225, кл, F 22 О. 1 /32, 1972; (54) ВЕРТИКАЛЬНЫЙ КОНДЕНСАТОР (57) Использование: в качестве подогревателя питательной воды пэротурбинных устэновок тепловых и атомных электростанций, „„!Ж„„1780576 АЗ

Сущность изобретения; каждая трубчатая секция в корпусе 1 выполнена в виде ширмы с чередующимися по ее высоте поперечными и продольными участками 2 и 3 соответственно, образующими полости 8 и 9, в которых установлены наклонные желоба 6 и

7, каждый из которых обращен верхним концом в сторону соответствующего продольного участка 3 ширмы. Плотное заполнение ширмами поперечного сечения корпуса 1 позволяет использовать скоростной эффект греющего парэ для интенсификации теплообмена. Желоба 6 и 7 исключают заливание конденсатом нижерасположенных труб ширм, 2 ил.

17780576

4 нию поперечного сечения корпуса трубами

Предполагаемое изобретение относится к энергетике и может быть использовано в качестве подогревателя питательной воды паротурбинных установок тепловых и атомсекций. что в свою очередь определило, вопервых, пониженную скорость греющего пара, проходящего вдоль корпуса, а во-втоных электростанций.. 5

Известен вертикальный конденсатор; содержащий продольно установленные в рых, проскок пара мимо трубных секций без теплообмена с ними. Низкая скорость пара привела к пониженному коэффициенту тепкорпусе вертикальные трубчатые секции с распределительными по высоте и распалолоотдачи со стороны пара. а значит и к повышенной требуемой теплообменной женными с уклоном к горизонту конденса- 10 поверхности. Проскок пара мимо трубчатых тосборными желобами, причем трубы секций приводит к тому. что в корпусе присекций и желоба навиты вокруг оси корпуса ходится азмещать большую теплообмейс образованием многозаходного спираль- ную поверхность, чтобы все-таки. ного пучка (1) сконденсировать пар, иначе последний буНедостатком такого конденсатора явля- 15 дет потерян со сдувкой неконденсирующихется низкая ремонтопригодность,"так в нем ся газов, которую всегда приводят в нет возможности отремонтировать трубы и конденсаторах с целью исключения нзкопжелоба, расположенные в глубине пучка.. ления этих газов в корпусе.

Такая возможность отсутствует йе только в. Кроме того. в прототипе конденсатосусловиях эксплуатаций конденсатора, но и 20 барные желоба расположены радиальноот-: при сборке пучка, так как в-последнем одйн носительно трубчатых секций. В результате спиральный слой труб навивается на другой: часть- конденсата не попадает в желоба ии если после окончания сборки пучка гид- смачивает нижерасположенные трубы, что . равлические испытайия йокэжут -течь труб снижает коэффициент теплоотдачи со стоодного из внутренних слоев пучка, то прихо- 25 роны пара и также приводит к повышейной дится забраковывать весь пучок, так как нет " требуемой теплообменной поверхности. доступа к дефектному внутреннему слою Целью изобретения является снижение труб, -: .;: . : --: -: ":: металлоемкости вертикального конденсатоКроме того, Спиральные пучки могут ра. быть конкурентноспособны относительно 30 В вертикальном конденсаторе, содердругих типов йучков толькО.fijvi ИСпольэова-" : " жащвм продольнб установленные в корпусе нии в нем длинномерных труб, которые в вертикальныетрубчатыесекциис распреденастоящее время получают приваркой ко- ленными по высоте и расположенными с ротких труб друг к другу посредством сты- уклоном к горизонту конденсатосборными ковых сварных швов (отечественная 35 желобами,однийзкоторыхнижнимиконца— -: промышленность производит бесшовные ми обращены в сторону корпуса. а другие в трубы до 12 м), Стыковые швы "являются" сторонуего оси;поставленная цельдостига очагами повреждения труб, особенно если ется тем, что каждая секция выполнена в

- учесть, что приварку труб друг к другу при- — виде ширмы с чередующимися по ее высоте ходится выполнять до навивки труб в пучок, 40 поперечными и продольными участками, обприводящей к деформации швов, которая в разующими полости, в которых расположеусловиях эксплуатации конденсатора Мо- ны упомянутые желоба, каждый из которых жет привести к его межконтурному разуп- обращен верхним концом в сторону соотлотнению. . ветствующего продольного участка ширмы.

К настоящему изобретению наиболее 45 Выполнение каждой секции в виде ширблизким техническим решением из извест- мы с чередующимися по ее высоте поперечных (прототипом) является вертикальный ными и продольными участками, конденсатор, содержащий продольно уста-. образующими полости, в которых располоновленные в корпусе вертикальные трубча- жены упОмянутые желоба. позволяет, с одтые секции с распределенными по высоте и 50 ной стороны, плотно заполнить ширмами расположенными с уклоном к горизонту-. все поперечноесечение корпуса,асдругой конденсатосборными желобами, одни из стороны, исключить заливание конденсакоторых нижними концами обращены в сто- том труб. расположенных под желобами, и рону корпуса, э другие е сторону его оси (2). уловить последними весь конденсат, котоНедостатком прототипа является высо- 55 рый стекает с вышерасположенных труб, кая метэллоемкость, которая обусловлена При этом хорошеезаполнение поперечного следующим. В прототипе трубча1ые секции сечения корпуса теплообменной поверхновыполнены в виде цилиндрических колонн, стью повышает скорость греющего пара и продольно установленных по периферии- коэффициент теплоотдачи со стороны покорпуса. Это принелок неполному заполне- следнего, а также практически исключает

1780576 проскок пара мимо теплообменной поверх- желоба 6 и 7, Элементы 10 и желоба 6 и 7 ности. Это снижает требуемую теплообмен- закрепляют на каждой ширме до установки ную поверхность и металлоемкость ее радиальных концов труб в отверстия конденсатора, Улавливание всего конден- трубных досок камер 4 и 5.. сата в желоба не приводит к заливанию 5 Камеры 4 и 5 скреплены между собой нижерасположенных труб секций, приводя- посредством центральной обечайки 11, яв. щему к снижению коэффициента теплоотдэ- ляющейся вытеснителем для внутрикорпусчисостороныпара,Здесьследуетотметить,. ного пространства. Камера 4 снабжена что для полного расширения поставленной патрубком 12 подвода, а камера 5 патрубтехнической задачи необходимо отвести 10. ком13 отвода нагреваемой питательной воконденсат B нижнюю часть корпуса так, что- ды, В верхней части корпуса 1 закреплен бы конденсат миновал на своем пути тепло- патрубок 14 подвода греющего пара из отобменную поверхность. Для этого каждый . бора турбины:(условно не показана) а среджелоб предлагается выполнить обращен- . ней части корпуса 1 закреплен пэтрубок 15 ным своим верхним концом в сторону соот- 15 подвода конденсата. из последующего по ветствующего продольного участка ширмы, ходу питательной воды конденсатора (усЭто позволит с одних желобов конденсат ловно не показан .), который по греющему сливать на внутреннюю поверхность корпу- пару подключен к отбору более высокого . са, а с других желобов — в проем, образован- давления этой же турбины. В нижней части ный . ширмами и центральным 20 корпуса 1 закреплен патрубок 16. отвода вытеснителем.. -- . конденсата, Таким образом, благодаря совокупно- В процессе эксплуатации конденсатора стиотличительных признаков у заявляемого в корпусе 1 поддерживают уровень конден конденсатора позволяется новое свойство, сата с тем, чтобы нижние участки ширм ока-. ведущее к достижению нового положитель- 25 зались затопленными в койденсэте и ного эффекта, заключающегося в снижении служили бы охладителем конденсата. Урометаллоемкости, поэтому предлагаемое ус- вень конденсата контролируется прибором тройство соответствует критерию "сущест- 17. Желоба 6 и 7 расположены.над уровнем . венные отличия". конденсата. В зоне уровня конденсата корНа фиг, 1 изображен вертикальный.кон- 30 riyc 1 снабжен штуцером 18 отвода неконденсэтор; на фиг, 2 — разрез А-А на фиг, 1. денсирующихся газов. Трубы в поперечных

Вертикальный конденсатор содержит участках 2 ширм могут быть расположены продольно установленные в корпусе.1 вер- - горизонтально или иметь йезначительный тикэльные трубчатые секции. каждая из ко- уклон к горизонту, равный 6 — 7О. торых выполнена в виде ширмы. с 35 Вертикальный конденсатор работает чередующимися по ее высоте поперечными следующим образом. и продольными участками 2 и 3 соответст- Греющий парчерезпатрубок14подают венно. в корпус 1, где он проходит сверху вниз;

Самый нижний и самый верхний попе - .конденсируется на трубах ширм. нагревая речныеучастки 2 выполнены с радиальными 40 питательную воду, которая последовэтельконцами труб, подключенными к располо- но проходит патрубок 12. камеру 14, трубы женным по оси корпуса 1 входной камере 4 . ширм, камеру 5 и патрубок 13, Конденсиру-. и выходной камере 5 соответственно. Попе- ющийся на трубах ширм пар благодаря речные участки 2 каждой ширмы располо- плотному заполнению трубами ширм попежены в плане по эвольвенте, являющейся 45 речного сечения корпуса 1(фиг, 2) проходит продолжением упомянутых радиальных - межтрубное пространство с повышенной концов труб ширмы и направленной к пери- скоростью. обеспечивая повышенный коэфферии полости корйуса 1.,Трубчатые секции фициент теплоотдачи со стороны пара. Обвыполнены с распределенными по высоте и разующийся на трубах конденсат под расположенными с уклоном к горизонту 50 действием сил тяжести свободно падает в конденсатосборными желобами 6и 7. Жело- " ниде капель с трубы на трубу, обеспечивая ба 6 нижними концами обращены в сторону . уменьшение толщины пленки конденсата на корпуса 1. а желоба 7 в сторону его оси.- .нижерасположенныхтрубахмеждуточками

Участки 2 и 3 каждой ширмы образуют по-.. падения капель и турбулентность под каплялости 8 и 9, в которых размещены желоба 6, 55 ми, что приводит к еще большему возрастаи 7 соответственно. Верхние концы жело- нию коэффициента теплоотдачи со стороны бов 6 и 7 обращены. в сторону ссответству- пара. Наибольший коэффициент теплоотдающих продольных участков 3 ширм. чи со стороны пара на поперечных участках

Ширмы снабжены дистзнционирующи- 2 ширм, которые составляют примерно 75 g, ми элементами 10, с которь ми скреплены . всей теплообменной поверхности, Нэ про1780576 дольных участках 3 ширм конденсат в виде пленки безотрывно стекает по трубам вниз.

Благодаря относительно короткой длине участков 3 и повышен йой скорости пара толщина пленки конденсата на трубах участков 5

3 не успевает увеличиться до величины, при которой было заметно снижение коэффициента теплоотдачи со стороны пара. Конденсат, образовавшийся нэ каждой группе труб,. сливается в нижерасположенные же- 10 лоба 6 и 7. Далее конденсат по желобу 6 сливается на внутреннюю поверхность корпуса 1, а по желобу 7 на наружную поверхность обечайки 11, Весь .конденсат попадает в нижнюю часть корпуса 1, где; 15 омывая нижние участки ширм, охлаждается.

Охлажденный конденсат выводят из корпуса 1 через патрубок 16.

Благодаря тому, что желоба 6 и 7 расположены в полостях 8 и 9 ширм, то есть в 20 плоскости этих ширм; исключено заливание . нижерасположенных труб и обеспечено улавливание всего конденсата с вышерасположейных труб. Другими словами, предлагаемая фирма ширм позволяет 25 использовать капельное движение конденсата для интенсификации теплообмена, но. не позволяет превратиться кэпельному двйжению конденсата в сплошные струи конденсата, которые ухудшают теплоотдачу со 30 стороны пара. В нижней части корпуса 1 над уровнем конденсата пар практически отсутствует, здесь концентрируется неконденси.рующийся газ, который выводится из корпуса 1 через штуцер 18. Благодаря ско- 35 ростному потоку пара неконденсирующийся газ не скапливается .в верхних частях ширм и не ухудшает теплообмен, а благодаря плотному заполнению ширмами поперечного сечения корпуса 1 исключен проскок пара к уровню конденсата и отсутствует потеря его со сдувной неконденсирующегося газа. По патрубку 15 в корпус 1 подают конденсат из предвключенного по питательной воде конденсатора. Так как в предвключенном конденсаторе давление греющего пара выше, конденсат после патрубка 15 частично вскипает, пар поднимается вверх и конденсируется на трубах ширм, а остальной конденсат сливается на уровень конденсата в корпусе 1, который. контролируется прибо ром 17.

Высокая эффективность теплоотдачи со стороны пара в предполагаемом вертикальном конденсаторе позволяет существенно снизить его металлоемкость, Формула изобретения

Вертикальный конденсатор, содержащий.. продольно установленные в корпусе вертикальные трубчатые секции с распределенными по высоте и расположенными с уклоном к . горизонту конденсатосборными желобами, одни из которых нижними концами обращены в сторону корпуса, а другие — к его оси, отличающийся тем, что. с целью снижения метэллоемкости, каждая секция выполнена в виде ширмы с чередующимися по высоте поперечными и продольными участками, образующими полости, в которых установлены указанные желоба, каждый из которых обращен верхним концом в сторону соответствующего продольного участка ширмы.

1780576

ФагГ

Составитель А. Шамароков

Техред M.Моргентал . Корректор М. Керецман

Редактор Н.Савина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, улХагарина, 101

Заказ 4447 Тираж ..:.. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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