ТЕПЛООБМЕННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ ПОДОГРЕВАТЕЛЯ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в системах регенерации тепла турбоустановок тепловых и атомных электростанций, в частности, в конструкции подогревателя высокого давления (ПВД) коллекторного типа, характеризующегося наличием цилиндрических коллекторов из толстостенных труб, объединяющих трубную систему, состоящую из спиральных змеевиков.
Известен вертикальный коллекторный подогреватель высокого давления с поверхностью теплообмена из змеевиков в виде круглой двухплоскостной спирали, навитой из труб диаметра 32×4 мм. с образованием двух концов для присоединения к входу и выходу коллекторов (В.М.Марушкин, С.С.Иващенко, Б.Ф.Вакуленко «Подогреватели высокого давления турбоустановок ТЭС и АЭС», М. Энергоатомиздат, 1985 г., стр.16, 17, 18) [1]. Как видно из рис.2.2. источника [1] поверхность теплообмена известного подогревателя состоит из 4-х плоских спиралей круглой формы, размещенных равномерно по внутреннему пространству корпуса подогревателя. Концы труб этих спиралей присоединены к входу и выходу каждого из четырех коллекторов.
Степень заполнения внутрикорпусного пространства подогревателя змеевиками в виде спиралей круглой формы не может быть высокой, в результате незаполненная спиралями часть этого пространства не используется для теплообмена.
Известна теплообменная поверхность из двухспиральных змеевиков для подогревателя высокого давления, выполненных в виде «капли» (Проспект ГРУППА КОМПАНИЙ «КРАСНЫЙ КОТЕЛЬЩИК», 2005 г.) [2]. Змеевик-«капля» состоит из двух, выполненных из труб - одноплоскостной и двухплоскостной круглых спиралей, соединенных между собой в ряд с образованием двух концов труб для присоединения к входному и выходному коллекторам. Таким образом, известный змеевик имеет один вход и один выход. Посредством одной из круглых спиралей «капли» двухспиральный змеевик заполняет периферийное пространство корпуса подогревателя, посредством другой, ориентированный к оси корпуса - его центральную часть. Для наиболее компактного заполнения корпуса одна из спиралей змеевика - «капли» выполнена меньшего диаметра. Ниже приведена схема расположения змеевиков в виде «капли» внутри корпуса.
Двухспиральный змеевик позволяет более рационально использовать внутреннее пространство корпуса подогревателя, притом, что наличие двух спиралей увеличивает поверхность теплообмена. Однако технология изготовления известного змеевика-«капли» представляет собой сложный трудоемкий процесс навивки двухспирального изделия с концами труб для присоединения к входу и выходу коллектора. При этом известный змеевик, как и односпиральный, имеет один вход и один выход, что снижает скорость циркуляции теплоносителя, снижая преимущества двухспиральной поверхности теплообмена.
Заявляемая поверхность смонтирована из чередующихся между собой двухспиральных и односпиральных змеевиков, концы которых присоединены к входу и выходу коллекторов, при этом одна из спиралей двухспиральных змеевиков, как и спираль соседнего с ним змеевика, ориентирована к периферии корпуса, а другая - к его центру. За счет более компактного заполнения периферийного пространства корпуса, заявленная компоновка позволяет более рационально использовать внутрикорпусное пространство подогревателя.
При этом более предпочтительно, если в качестве двухспиральных заявленная поверхность содержит змеевики из двух, соединенных в единую конструкцию, навитых раздельно друг от друга спиралей, каждая из которых выполнена с образованием концов труб для присоединения к входу и выходу коллекторов. В этом случае змеевик имеет два входа и два выхода. Элементы такого змеевика - собственно спирали и концы труб для присоединения к входу и выходу коллектора могут быть соединены в единую конструкцию, например, посредством, стяжек или хомутов. Такая сборка элементов двухспирального змеевика проще, чем его навивка, тем более что спирали в этой конструкции могут быть выполнены с одинаковым внутренним диаметром, что позволяет унифицировать оснастку для их изготовления. Собранная из элементов конструкция змеевика более ремонтопригодна, чем змеевик-«капля», следовательно, имеет больший срок службы. Перечисленные преимущества присущи и теплообменной поверхности, собранной из таких змеевиков, притом, что два входа и выхода к коллекторам, имеющиеся у двухспиральных змеевиков, используемых в заявленной конструкции, увеличивают скорость циркуляции теплоносителя и соответственно эффективность теплообмена.
Новый технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в повышении компактности заполнения змеевиками внутрикорпусного пространства подогревателя, упрощении технологии изготовления теплообменной поверхности, увеличении эффективности теплообмена и повышении срока ее службы.
Полезная модель иллюстрируется рисунком, где изображен поперечный разрез корпуса подогревателя высокого давления с размещенной в нем заявляемой теплообменной поверхностью из спиральных змеевиков.
Изображенная на рисунке теплообменная поверхность представляет собой десятиколлекторную компоновку из чередующихся пяти двухспиральных 1 и пяти односпиральных змеевиков 2, выполненных из труб диаметра 22×3,5 мм. Собственно спирали 3, 4 змеевика 1 и спираль 5 змеевика 2 имеют одинаковый внутренний диаметр. Трубные концы 6,7 спирали 3, концы 8, 9 спирали 4 змеевика 1, а также концы 10,11 спирали 5 змеевика 2 приварены к входу и выходу коллекторов (на рисунке показаны тонкой линией). Двухспиральный змеевик 1 посредством круглой спирали 3 заполняет периферийное пространство корпуса подогревателя, а посредством спирали 4, ориентированный к оси корпуса - его центральную часть. Между двухспиральными змеевиками размещены односпиральные змеевики 2. Таким образом, поверхность теплообмена подогревателя содержит чередующиеся между собой двухспиральные и односпиральные змеевики, которые входными и выходными концами 6, 7, 8, 9, 10, 11 приварены к примыкающим к ним соответствующим коллекторам, один из которых подводит к ним воду, а другой отводит.Расположенные один над другим, змеевики образуют трубные колонны, которые размещены в корпусе подогревателя между колоннами спиралей.
Греющий пар подают в корпус подогревателя, где он на поверхности теплообмена из змеевиков конденсируется, нагревая питательную воду, которая последовательно проходит раздающие коллекторы, концы труб и собирающие коллекторы. Конденсат собирается приспособленными для этого перегородками и отводится в нижнюю часть корпуса подогревателя,
По сравнению с известной, заявляемая теплообменная поверхность более компактно заполняет внутреннее пространство корпуса, может быть проще в изготовлении, иметь более эффективную поверхность теплообмена и повышенный срок службы.