ПАРОВОЙ КОЖУХОТРУБНЫЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ

Настоящее устройство относится к рекуперативным теплообменным аппаратам, применяемым в различных областях техники, а именно к кожухотрубным подогревателям, в которых нагреваемой среде передается теплота конденсации насыщенного пара.
Из предшествующего уровня техники известен кожухотрубный пароводяной подогреватель (типа ПП), содержащий кожух (корпус) с патрубками подвода пара в межтрубное пространство сверху и отвода конденсата из нижней части этого пространства, трубный пучок, переднюю и заднюю камеры трубного пространства с патрубками подвода и отвода сетевой воды, циркулирующей в трубах, отличающийся тем, что корпус имеет обечайку, выполненную из трубы диаметром от 325 до 820 мм, а трубный пучок скомпонован из прямых профилированных латунных теплообменных труб диаметром 16×1 мм длиной 2000 или 3000 мм, закрепленных в стальных трубных решетках вальцовкой, дистанционирование теплообменных труб на безопорных участках пучка осуществляется с помощью двух полуперегородок, вода поступает в один из патрубков передней водяной камеры, сопрягаемой с передней трубной решеткой, и после нагрева при движении в трубах уходит через другой патрубок передней водяной камеры, совершая два или четыре трубных хода, при этом температурные удлинения теплообменных труб компенсируются благодаря устройству передвижной задней камеры. Пар через верхний патрубок поступает в межтрубное пространство, конденсируется на наружной поверхности латунных трубок, отдает скрытую теплоту конденсации и стекает по теплообменным трубам. Накопившийся конденсат выходит из теплообменника через конденсатоотводчик, который пропускает конденсат, но не пропускает пар. Под патрубком подвода пара установлен паро-влагоотбойный перфорированный лист, который крепится непосредственно к теплообменным трубам с помощью прижимных пластинок и болтового соединения. (ОСТ 108.271.105-76, ГОСТ 28679).
Недостатками данного технического решения являются невысокая компактность теплообменного аппарата, что связано с большими диаметрами труб и обечайки кожуха, недостаточный срок службы латунных труб, завальцованных в стальные трубные решетки вследствие коррозионного растрескивания, «закусывание» трубного пучка при его выемке, провисание труб в безопорной части пучка, что часто приводит к их повреждению при чистке, недостаточно высокие передаваемые тепловые потоки и невысокий по современным меркам теплосъем с 1 м3 габаритного объема.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является подогреватель пароводяной интенсифицированный по ТУ 4933-007-58660970-2009, в котором недостатки рассмотренной выше конструкции, за исключением компактности и связанных с ней проблем, устранены. Обечайка кожуха этого аппарата может быть диаметром от 325 до 629 мм, все подогреватели номенклатурного ряда имеют рабочую длину труб, равную 2000 или 3000 мм.
Трубный пучок скомпонован из прямых профилированных труб диаметром 16×1 мм, закрепленных в трубных решетках сваркой. Трубы и трубные решетки изготовлены из коррозионно-стойкой стали. На безопорных участках трубного пучка установлены четыре полуперегородки из коррозионно-стойкой стали.
Для защиты труб трубного пучка от динамического воздействия влажного пара в районе подводящего парового патрубка над трубами установлен перфорированный лист из коррозионно-стойкой стали, закрепленный методом сварки непосредственно на передней трубной решетке. Подогреватель по движению жидкости в трубном пространстве является двухходовым.
Рассматриваемый теплообменный аппарат представляет собой кожухотрубный подогреватель горизонтального типа (фиг. 1), основными узлами которого являются корпус с обечайкой кожуха 1, трубный пучок 2, передняя 3 и задняя 4 водяные камеры, съемная крышка корпуса 5, патрубок входа пара 6, патрубок отвода конденсата 7, патрубки 8 и 9 подвода и отвода нагреваемой воды, решетка трубная неподвижная 10, решетка трубная подвижная, труба теплообменная 12. Передняя и задняя водяные камеры выполнены разъемными. Передняя водяная камера выполняет роль распределительной, задняя - поворотная. Направление движения воды не играет роли, поскольку температура пара при конденсации неизменна.
Недостатками данного технического решения являются недостаточно высокая компактность изделия, что связано с применением теплообменных труб диаметром 16×1 мм, а не труб меньшего диаметра, усложненная конструкция вследствие применения подвижной трубной решетки.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в упрощении изготовления теплообменного аппарата, а также в повышении надежности, теплогидравлических и массогабаритных характеристик изделия.
Данная задача решается за счет того, что заявленный паровой кожухотрубный подогреватель характеризуется тем, что его корпус является неразборным, в межтрубном пространстве установлена одна продольная перегородка 15 (фиг. 2), закрепленная на обечайке кожуха сваркой, имеющая отверстия для прохода пара и конденсата в нижнюю часть пучка или не имеющая отверстий, компенсаторы различного температурного удлинения теплообменных труб и обечайки кожуха выполнены в виде стальных кольцевых мембран 17, приваренных по периферии к трубным решеткам 10 и 16, а нижней частью - к обечайке кожуха 1, трубный пучок включает в себя закрепленные в трубных решетках сваркой, изготовленные из коррозионно-стойкой стали и профилированные кольцевой или винтовой накаткой трубы 12 диаметром 12×1 или 12×0,8 мм, плавно очерченные накатные турбулизаторы которых являются дополнительными компенсаторами температурного удлинения труб.
Корпус парового кожухотрубного подогревателя может быть изготовлен из сварной тонкостенной обечайки кожуха с приваренным к ней патрубками подвода пара в верхней части корпуса и отвода конденсата в нижней его части и отбойным листом в районе патрубка подвода пара, в межтрубном пространстве может быть установлена одна продольная перегородка, начинающаяся от передней трубной решетки и не доходящая до задней трубной решетки и разделяющая трубный пучок на две равные части, а в трубном пространстве может быть реализовано от одного до четырех трубных ходов.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение компактности и вследствие этого расширение возможностей применения аппарата в стесненных помещениях, повышение надежности (безотказности, долговечности, ремонтопригодности) и простоты эксплуатации вследствие неразборной конструкции межтрубного пространства, упрощение компенсации температурных удлинений труб и обечайки кожуха подогревателя за счет применения мембранных компенсаторов и труб с накатанными турбулизаторами, интенсификация теплоотдачи в межтрубном пространстве и в трубах с помощью профилирования труб кольцевой или винтовой накаткой.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг. 1 - подогреватель пароводяной интенсифицированный по ТУ 4933-007-58660970-2009;
на фиг. 2 - паровой кожухотрубный подогреватель, имеющий совокупность признаков заявляемой полезной модели.
Паровой кожухотрубный подогреватель, изображенный на фиг. 2, включает корпус с обечайкой кожуха 1, патрубками подвода пара 6 и отвода конденсата 7, приваренные к обечайке кожуха паро-влагоотбойный лист 14 и продольную перегородку 15, имеющую отверстия для прохода пара и конденсата в нижнюю часть пучка или не имеющую отверстий, трубный пучок 2, скомпонованный из теплообменных труб 12, профилированных кольцевой или винтовой накаткой и закрепленных в передней 10 и задней 16 трубных решетках сваркой, компенсаторы температурных удлинений труб и обечайки кожуха в виде стальных кольцевых мембран 17, приваренных по периферии к трубным решеткам 10 и 16, а нижней частью - к обечайке кожуха 1, переднюю 3 и заднюю 4 камеры трубного пространства подогревателя, причем на крышке передней камеры установлены патрубки подвода 8 и отвода 9 нагреваемой среды, циркулирующей в трубах.
Устройство работает следующим образом. Пар поступает в межтрубное пространство в районе передней трубной решетки, входит в контакт с паро-влагоотбойным листом, который воспринимает ударную и вибрационную нагрузку входящего в аппарат потока пара или пароводяной смеси, контактирует с трубами, часть этого потока проходит в нижнюю часть пучка через окна в продольной перегородке, а другая часть - поворачивает в сторону задней камеры, омывая трубы продольно. Если окон в продольной перегородке нет, то весь поток пара или пароводяной смеси поворачивает в сторону задней камеры, омывая трубы продольно. В районе задней трубной решетки, не доходя до нее, продольная перегородка заканчивается, и поток теплоносителя, поперечно омывая трубы, разворачивается на 180° и движется к патрубку выхода конденсата из межтрубного пространства, омывая трубы продольно и увлекая за собой пленки стекающего с труб конденсата. В случае реализации двух трубных ходов нагреваемая среда входит в трубы через патрубок, проходит внутри труб половины трубного пучка, нагреваясь (см. выше), поворачивает на 180° в задней (поворотной) камере, входит в трубы оставшейся половины трубного пучка, продолжая нагреваться, и выходит через патрубок выхода нагреваемой среды из подогревателя.