Кольцевая камера смешения
Владельцы патента RU 2247292:
Федеральное государственное унитарное предприятие Опытное конструкторское бюро "Гидропресс" (RU)
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в теплообменниках, в которых смешиваются потоки теплоносителя, имеющие различную температуру. Техническим результатом изобретения является уменьшение гидравлического сопротивления при одновременном снижении металлоемкости и трудоемкости изготовления теплообменника. Результат достигается снабжением кольцевой перегородки кольцевым коробом V-образной формы, равномерно перфорированным по периметру, расположенным выше отверстий патрубков входа теплоносителей, причем вершина V-образного короба жестко соединена с кольцевой перегородкой, а торцы короба плотно соединены с внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью кожуха. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в теплообменниках, в которых смешиваются патоки теплоносителя, имеющие различную температуру.
Известна кольцевая камера смешения двух сред секционного парогенератора /1/, содержащая корпус с патрубками ввода натриевого теплоносителя, кожух трубного пучка, образующие смешивающую полость.
Недостаткам данной конструкции является низкая эффективность смешения двух теплоносителей, имеющих различную температуру и приводящая к пульсации температуры наружной поверхности стенок теплообменных труб трубного пучка и снижению их надежности, а также приводит к снижению эксплуатационных параметров (разницы температур смешиваемых теплоносителей).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является кольцевая камера смешения теплообменника, образованная внутренней и наружной коаксиальными цилиндрическими стенками с отверстиями и днищем с двумя кольцевыми рядами отверстий. Камера установлена между кожухом трубного пучка и корпусом теплообменника, снабженного патрубками ввода теплоносителя. Один из патрубков с помощью втулки соединен с внутренней входной камерой, а другой - с наружной входной камерой, образованными дополнительной цилиндрической перегородкой, корпусом и кожухом.
С помощью плоских и цилиндрических перегородок организованы каналы подвода теплоносителей из входных камер к соответствующим отверстиям камеры смешения /2/.
Недостаткам данной конструкции является большое гидравлическое сопротивление при движении теплоносителей, что повышает эксплуатационные затраты. Кроме того, данная конструкция камеры металлоемка и трудоемка в изготовлении, что повышает затраты при ее изготовлении.
Ближайшим прототипом является техническое решение /2/.
Целью изобретения является уменьшение гидравлического сопротивления при одновременном снижении металлоемкости и трудоемкости изготовления теплообменника.
Указанная цель достигается тем, что кольцевая перегородка снабжена кольцевым коробом V-образной формы, равномерно перфорированным по периметру, расположенным выше отверстий патрубков входа теплоносителей, причем вершина V-образного короба жестко соединена с кольцевой перегородкой, а торцы короба платно соединены с внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью кожуха.
По вариантам исполнения камеры предлагается;
-отверстия перфорации на противоположных стенках V-образного короба выполнить напротив друг друга;
-отверстия перфорации на противоположных стенках V-образного короба выполнить со смещением относительно друг друга;
-отверстия перфорации на стенках V-образного короба выполнить с диаметром, уменьшающимся по высоте короба снизу вверх;
-отверстия перфорации на стенках V-образного короба выполнить с различным шагом между собой, причем шаг между отверстиями увеличивается по высоте снизу вверх.
При анализе уровня техники не обнаружено решений, имеющих признаки, сходные с предлагаемым решением, таким образом оно удовлетворяет критерию “существенные отличия”.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где
на фиг.1 изображен теплообменник с предложенной кольцевой камерой смешения, продольный разрез;
на фиг.2 изображено сечение А-А на фиг.1;
на фиг.3 изображен вариант выполнения отверстий в противоположных стенках короба напротив друг друга;
на фиг.4 изображен вариант выполнения отверстий в коробе со сменением относительна друг друга.
Кольцевая камера, смешения 1 образована корпусом 2, кожухом 3 трубного пучка 4 и установленного в зазоре между корпусом 2 и кожухом 3 кольцевого короба 5 V-образной формы, равномерна перфорированного отверстиями 6. Корпус 2 камеры 1 снабжен патрубками 7 и 8 ввода теплоносителей, из которых патрубок 7 с помощью втулки 9 соединен с внутренней камерой 10, а другой 8 - с наружной камерой 11, образованными кольцевой перегородкой 12, корпусом 1 и кожухом 3. Верхняя часть кожуха 3 перфорирована отверстиями 13.
При работе теплообменника теплоноситель двумя потоками, имеющими различную температуру, через патрубки 7 и 8 поступает с кольцевые камеры 10 и 11 и через отверстия 6 кольцевого короба 5 V-образной формы поступает в камеру 1 смешения, где потоки перемешиваются во встречных (фиг.3) или пересекающихся (фиг.4) струях. Далее выравненный по температуре теплоноситель из камеры 1 поступает через отверстия 13 кожуха 3 в трубный пучок 4 для теплообмена с движущимся в трубках вторичным теплоносителем.
Предлагается в коробе 5 выполнение отверстий 6 с диаметром, уменьшающимся по высоте короба 5 с целью равномерного распределения расхода смешиваемых теплоносителей через отверстия 6, тем самым улучшая интенсификацию теплообмена и гидравлику прохода.
Предлагаемая кольцевая камера снижает гидравлическое сопротивление прохода теплоносителей, позволяет уменьшить габариты камеры и ее металлоемкость, а также снизить трудоемкость изготовления без ухудшения качества смешения теплоносителей.
Литература
1. Секционный парагенератор. Авт.св. СССР №330301, кл. F 22 B 1/06, 1970 (аналог).
2. Кольцевая камера смешения. Авт.св. СССР №552992, кл. F 22 B 1/06, 1974 - прототип.
1. Кольцевая камера смешения, содержащая корпус с патрубками ввода теплоносителей, равномерно распределенными по его периметру, и установленный в корпусе теплообменный трубный пучок, заключенный в кожух, расположенный коаксиально относительно корпуса с образованием кольцевого зазора, сообщенного с межтрубным пространством трубного пучка и снабженного кольцевой перегородкой, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения гидравлического сопротивления при одновременном снижении металлоемкости и трудоемкости изготовления, она снабжена кольцевым коробом V-образной формы, равномерно перфорированным по периметру, расположенным выше патрубков входа теплоносителей, причем вершина V-образного короба жестко соединена с кольцевой перегородкой, а торцы короба плотно соединены с внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью кожуха.
2. Кольцевая камера смешения по п.1, отличающаяся тем, что отверстия перфорации на противоположных стенках V-образного короба выполнены напротив друг друга.
3. Кольцевая камера смешения по п.1, отличающаяся тем, что отверстия перфорации на противоположных стенках V-образного короба выполнены со смещением относительно друг друга.
4. Кольцевая камера смешения по п.1, отличающаяся тем, что отверстия перфорации на стенках V-образного короба выполнены с диаметром, уменьшающимся по высоте короба снизу вверх.
5. Кольцевая камера смешения по п.1, отличающаяся тем, что отверстия перфорации на стенках V-образного короба выполнены с различным шагом между собой, причем шаг между отверстиями увеличивается по высоте снизу вверх.
