Парожидкостный теплообменник
Изобретение предназначено для применения в области теплоэнергетики, в частности, в подогревателях низкого и высокого давления, а также может быть использовано в других отраслях, изготавливающих или использующих теплообменное оборудование, рассчитанное на осуществление пароконденсатных режимов. Парожидкостный теплообменник содержит корпус, камеру распределения и сбора жидкости, заключенную в кожух поверхность теплообмена с системой перегородок, разделяющей ее на секции, трубную решетку, систему удаления неконденсирующихся газов (воздуха) и систему дренажа, причем поверхность теплообмена формообразована (скомпонована) таким образом, что разделена на четыре хода, два из которых, имеют в сечении вид спаренных "выпуклых полулинз", а два других хода имеют в сечении вид спаренных "вогнутых полулинз". Заявленное изобретение позволяет повысить тепловую эффективность и надежность теплообменника, упростить его конструкцию, повысить его технологичность и ремонтопригодность. 3 ил.
Предполагаемое изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности, к подогревателям низкого и высокого давления (ПНД) (ПВД) и может быть использовано в других отраслях, изготавливающих или использующих теплообменное оборудование, рассчитанное на осуществление пароконденсатных режимов.
Известен вертикальный парожидкостный теплообменник, содержащий камеру распределения жидкости, корпус, внутри которого расположен заключенный в кожух вертикальный трубный пучок, разделенный системой горизонтальных перегородок на секции с парораспределительными камерами, системой дренажа, вертикальными перегородками и паровыми каналами, образованными перегородками и кожухом, сообщенными на входе с парораспределительными камерами (см. авторское свидетельство СССР N 274140, кл. F 28 D 7/00, 1970 г.).
Недостатком данного теплообменника является его низкая надежность и эффективность.
Известен вертикальный парожидкостный теплообменник, содержащий камеру распределения и сбора жидкости с каналами, заключенными в соответствующие короба, корпус, внутри которого расположен заключенный в кожух вертикальный трубный пучок, разделенный системой горизонтальных перегородок на секции с парораспределительными камерами, системой дренажа, вертикальными перегородками и паровыми каналами, образованными кожухом и вертикальными перегородками, расположенными в периферийной части трубного пучка и сообщенными на выходе с парораспределительной камерой последующей секции (патент РФ N 813110, 12.01.94, кл. F 28 D 7/00, F 22 D 1/32).
К недостаткам вышеуказанного вертикального парожидкостного теплообменника следует отнести усложненную систему пароконденсатного тракта, разделение первых двух ходов жидкости на несколько ветвей (в частности на четыре), в связи с этим удвоение длины этого тракта с повышением его парового сопротивления, соответствующее снижение температуры насыщения пара (Ts) на конечных участках конденсации с соответствующим снижением тепловой эффективности. Усложнение системы пароконденсатного тракта в вышеуказанном вертикальном парожидкостном теплообменнике приводит к усложнению конструкции камеры распределения и сбора жидкости, необходимости двухярусного размещения отдельных каналов жидкостных потоков, что вызывает проблемы с обеспечением плотности коробов этих каналов, а также заводской технологичности и ремонтопригодности трубной системы (например, при необходимости вальцовки, подвальцовки или отглушения теплообменных труб).
Вышеперечисленные конструктивные усложнения камеры распределения и сбора жидкости не позволяют спроектировать парожидкостные теплообменники малой мощности, например, ПНД энергоблоков менее 200 МВт.
Предполагаемое изобретение позволяет ликвидировать вышеуказанные недостатки путем особой компоновки теплообменной поверхности парожидкостных теплообменников и, как следствие, соответствующего упрощения конструкции коробов каналов распределения и сбора жидкости в камере.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения тепловой эффективности и надежности, упрощения конструкции, повышения технологичности и ремонтопригодности парожидкостных теплообменников, в том числе и парожидкостных теплообменников малых мощностей.
Для достижения указанного технического результата в парожидкостном теплообменнике, содержащем корпус, камеру распределения и сбора жидкости, трубную решетку, поверхность теплообмена, заключенную в паровой кожух и разделенную горизонтальными перегородками на секции с единым парораспределительным каналом, поверхность теплообмена имеет скомпонованную форму, разделенную на четыре хода, первые два хода ее, объединенные U-образным гибом, в сечении имеют вид спаренных "выпуклых полулинз" и вторые два хода, также объединенные U-образным гибом, в сечении имеют вид спаренных "вогнутых полулинз", что создает максимально благоприятные условия для теплообмена при конденсации пара в пучке труб, исключает застойные зоны, т.е. позволяет сформировать полностью вентилируемый трубный пучок и наиболее целесообразно заполнить трубным пучком внутрикорпусное пространство.
Пар движется навстречу движения жидкости, что наиболее предпочтительно с точки зрения теплообмена. Сопротивление паровому потоку такого пучка минимально, что создает условия для обеспечения максимального температурного напора (Ts в конце конденсации максимально) и, следовательно, позволяет достичь максимальной тепловой эффективности парожидкостного теплообменника, работающего в пароконденсатном режиме.
Скомпонованный таким образом трубный пучок позволяет значительно упростить конструкцию камеры распределения и сбора жидкости и в результате повысить технологичность и ремонтопригодность парожидкостного теплообменника в целом.
Отличительными признаками предлагаемого парожидкостного теплообменника от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является то, что поверхность теплообмена имеет скомпонованную форму, разделенную на четыре хода; первые два хода ее, объединенные U-образным гибом, в сечении имеют форму спаренных "выпуклых полулинз", а вторые два хода, также объединенные U-образным гибом, в сечении имеют форму спаренных "вогнутых полулинз".
Предлагаемый парожидкостный теплообменник иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.
На фиг.1 - показан общий вид парожидкостного теплообменника.
На фиг.2 - разрез по корпусу А -А.
На фиг.3 - разрез по камере жидкости Б -Б.
Парожидкостный теплообменник содержит корпус 1, камеру распределения и сбора жидкости 2, поверхность теплообмена 3, набранную из труб с U-образными гибами 4 и 5, имеющую четыре хода по жидкости (I, II, III и IV) и размещенную в паровом кожухе 6, предупреждающем протечки пара помимо трубной системы. Трубы с U-образными гибами 4 и 5 поверхности теплообмена 3 закреплены в трубной решетке 7 и дистанционированы перегородками 8. Подвод пара производится через патрубок 9. Направление движения пара по секциям 10 поверхности теплообмена 3 организовано стенками парового кожуха 6 и перегородками 8. Отвод неконденсирующихся газов (воздуха) производится трубой с отверстиями 11, расположенной в зоне окончания конденсации пара, в конце каждой секции 10 поверхности теплообмена 3, между перегородками 8 и над уровнем конденсата 
. Конденсат пара отводится через штуцер 12. Подвод и отвод жидкости осуществляется через патрубки 13 и 14. Жидкость распределяется и собирается в камере 2 коробами 15.
Поверхность теплообмена 3 парожидкостного теплообменника разделена на четыре хода: I, II, III и IV. Первые два по ходу жидкости (I и II), объединенные U-образным гибом 4, в сечении имеют вид спаренных "выпуклых полулинз", а вторые два (III и IV), объединенные U-образным гибом 5, в сечении имеют вид спаренных "вогнутых полулинз".
Парожидкостный теплообменник работает следующим образом.
Жидкость поступает в теплообменник через патрубок 13 камеры 2, проходит поверхность теплообмена 3 последовательно ходами I, II, III и IV, соответствующими каналами, заключенными в короба 15, и выходит через патрубок 14. Пар поступает в парожидкостный теплообменник через патрубок 9 и направляется на поверхность теплообмена 3, заключенную в паровой кожух 6, проходит в паровом пространстве последовательно IV, III, II и I-ходами, т.е. навстречу движению жидкости, и конденсируется на поверхности теплообмена 3. Поток конденсирующегося пара направляется стенками парового кожуха 6. Образующийся конденсат стекает по перегородкам 8 в нижнюю часть корпуса 1 и образует уровень . Удаляется конденсат из корпуса 1 через штуцер 12. Неконденсирующиеся газы (воздух) удаляется трубой с отверстиями 11, расположенной в зонах окончания конденсации пара в конце каждой секции поверхности теплообмена 3, между перегородками 8 и над уровнем конденсата .
Скомпонованная описанным выше способом теплообменная поверхность 3 из спаренных, представляющих собой в сечении пучки труб по виду "две выпуклые и две вогнутые полулинзы", позволяет равномерно распределить паровой поток по секциям 10, иметь наиболее предпочтительное с точки зрения теплообмена встречное движение сред (жидкости и пара), достичь минимального парового спротивления в пучке труб, а, следовательно, максимального температурного напора и максимальной тепловой эффективности парожидкостного теплообменника. В результате упрощения конструкции теплобменной поверхности 3 соответственно упрощается конструкция камеры распределения и сбора жидкости 2, повышается технологичность, ремонтопригодность и надежность парожидкостного теплообменника.
Формула изобретения
Парожидкостный теплообменник, содержащий корпус, камеру распределения и сбора жидкости, заключенную в кожух поверхность теплообмена с системой перегородок, разделяющей ее на секции, трубную решетку, систему удаления неконденсирующихся газов (воздуха) и систему дренажа, отличающийся тем, что в целях повышения тепловой эффективности и надежности, упрощения конструкции, повышения технологичности и ремонтопригодности поверхность теплообмена формообразована (скомпонована) таким образом, что разделена на четыре хода, два из которых имеют в сечении вид спаренных "выпуклых полулинз", а два других хода имеют в сечении вид спаренных "вогнутых полулинз".
РИСУНКИ
