HEAT EXCHANGER
Теплообменник

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в системах продувки первого и второго контуров атомной электростанции.
Известен технологический теплообменник атомной электростанции, содержащий вертикальный корпус, подключенный верхней и нижней частями к подводящему и отводящему патрубкам соответственно, а также трубный пучок, установленный в средней части корпуса с образованием периферийной полости, и опорное кольцо трубного пучка, горизонтально установленное в корпусе с перекрытием упомянутой полости, причем трубный пучок выполнен в виде теплообменных труб, навитых на вертикальную оправку, верхней и нижней горизонтальных решеток, скрепленных с соответствующими концами оправки, и наружного вертикального кожуха, нижний участок которого скреплен с нижней решеткой, причем опорное кольцо расположено в нижней части корпуса и скреплено с нижней решеткой трубного пучка, а верхний участок кожуха выполнен с возможностью продольного перемещения относительно верхней решетки (RU 2354908 С1, кл. МПК F28D 7/00, опубл. 10.05.2009).
Также известен технологический теплообменник атомной электростанции, содержащий размещенные внутри вертикального корпуса вертикальный трубный пучок, верхнюю кольцевую опору и нижнюю кольцевую опору, а также установленные на корпусе верхний и нижний патрубки теплоносителя межтрубного пространства, причем верхний и нижний участки трубного пучка соединены с соответствующими опорами, а последние прикреплены к корпусу, причем верхняя и нижняя опоры выполнены в виде вертикальных обечаек и прикреплены к корпусу соответственно нижним и верхним торцевыми участками этих обечаек, а каждый патрубок установлен на корпусе против обечайки соответствующей опоры, выполненной с образованием относительно корпуса кольцевой камеры. (RU 2354910 С1, кл. МПК F28D 7/00, опубл. 10.05.2009).
К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных (прототипом) является технологический теплообменник атомной электростанции, содержащий размещенные внутри вертикального корпуса трубный пучок, охваченный кожухом, который установлен относительно корпуса с образованием вертикальной периферийной полости, разделенной перегородкой на верхний и нижний отсеки, а также опору трубного пучка, прикрепленную к корпусу, при этом на корпусе установлены патрубки теплоносителя межтрубного пространства.
Перегородка выполнена в виде вертикальной обечайки, скрепленной нижним участком с опорой, и ленты, прикрепленной одной кромкой к обечайке, а другой - к корпусу, при этом каждый патрубок установлен на корпусе против соответствующего отсека периферийной полости (RU 2354909 С1, кл. МПК F28D 7/00, опубл. 10.05.2009).
В случае повреждения теплообменных труб в процессе эксплуатации вышеуказанных теплообменников происходит смешивание рабочих сред трубного и межтрубного пространства и ухудшение теплогидравлических характеристик, что приводит к снижению эксплуатационной надежности и выходу оборудования из строя.
Существенным недостатком прототипа является отсутствие доступа к трубному пучку для определения дефектных труб и их глушения, т.е. теплообменник является неремонтопригодным, что уменьшает срок его службы.
Технической задачей изобретения является обеспечение ремонтопригодности, повышение эксплуатационной надежности и увеличение срока службы теплообменника.
Поставленная задача достигается в теплообменнике, содержащем вертикальный корпус, верхнюю и нижнюю съемную крышку, трубный пучок, размещенный внутри корпуса и охваченный кожухом, который установлен относительно корпуса с образованием периферийной полости, разделенной перегородкой на верхний и нижний отсек, выполненной в виде вертикальной обечайки, скрепленной нижним участком с системой трубной и отбойника, прикрепленным одной кромкой к обечайке, а другой - к корпусу, патрубки теплоносителя трубного пространства, а также патрубки межтрубного пространства, установленные на корпусе против соответствующего отсека периферийной полости.
Причем крепление крышек может быть осуществлено посредством фланцевого соединения, уплотнение которого выполнено, по меньшей мере, двумя уплотнительными кольцами разного диаметра для образования межпрокладочного пространства, а в конструкции теплообменника имеется патрубок для контроля герметичности вышеуказанного межпрокладочного пространства.
При ухудшении тепло-гидравлических характеристик, а также при проведении капитального ремонта оборудования съемные крышки позволяют обеспечить доступ к трубному пучку. При обнаружении дефектных теплообменных труб проводят ремонт трубного пучка путем глушения этих теплообменных труб.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид теплообменника. На фиг. 2 - выносной элемент А.
Теплообменник содержит вертикальный корпус 1, внутри которого размещен трубный пучок, который представляет собой теплообменные трубы 2, навитых на вертикальную оправку 3, а также верхнюю горизонтальную решетку 4, выполненную в виде наборных колец и нижней горизонтальной решетки 5, скрепленных соответствующими концами оправки 3. Решетки 4 и 5 имеют отверстиями для прохода теплоносителя (отверстия условно не показаны). Трубный пучок охвачен кожухом 6, нижний участок которого скреплен с нижней решеткой 5. Кожух 6 установлен относительно корпуса 1 с образованием вертикальной периферийной полости, разделенной перегородкой 7 на верхний и нижний отсеки 8 и 9 соответственно.
Перегородка 7 выполнена в виде вертикальной обечайки, скрепленной нижним участком с нижней трубной решеткой 5, а верхним участком к отбойнику 10, прикрепленного одной кромкой к обечайке 7, а другой - к корпусу 1.
Обечайка 7 прикреплена к корпусу 1 посредством вертикальных ребер 11, расположенных радиально относительно корпуса, с образованием между собой каналов.
На корпусе 1 установлены патрубки 12 и 13 теплоносителя межтрубного пространства, при этом патрубок 12 установлен против отсека 8 периферийной полости, а патрубок 13 - против отсека 9. При этом отбойник 10 расположен с уклоном в сторону патрубка 12, установленного против верхнего отсека 8 периферийной полости.
Входные концы 14 теплообменных труб 2 проходят через верхнюю трубную решетку 4 и закрепляются в верхней трубной доске 15 камеры 16. Камера 16 имеет парубок подвода теплоносителя трубного пространства 17.
Выходные концы 18 теплообменных труб 2 проходят через нижнюю трубную решетку 5 и закрепляются в нижней трубной доске 19 камеры 20. Камера 20 имеет парубок отвода теплоносителя трубного пространства 21.
Также теплообменник содержит съемные верхнюю и нижнюю крышки 22 и 23 соответственно с отверстиями для крепежа. На камерах 16 и 20 для соединения крышек предусмотрены глухие резьбовые отверстия.
Для уплотнения фланцевого соединения преимущественно типа «шип-паз» используются уплотнительные кольца разного диаметра 24 и 25, при этом благодаря наличию разности диаметров этих уплотнительных колец создается межпрокладочное пространство 28.
Для контроля плотности фланцевых соединений в межпрокладочном пространстве 28, образованных камерами 16 и 20 и крышками 22 и 23, имеются каналы, ведущие через штуцеры 26 и 27 к контрольно-измерительным приборам (на чертежах не показаны).
Обеспечение контроля плотности фланцевых соединений в межпрокладочном пространстве 28 дополнительно позволяет повысить ремонтопригодность и эксплуатационную надежность теплообменника.
Теплообменник при его использовании в качестве теплообменника аварийного расхолаживания работает следующим образом.
Во время расхолаживания ядерной энергетической установки пар из парогенератора подводят в камеру 16 через патрубок 17, где пар, охлаждаясь, конденсируется и опускается по трубам 2, и отдавая тепло теплоносителю, проходящему в это время по межтрубному пространству.
По мере движения вниз в трубах 2 температура конденсата становится меньше, и. в нижней части труб охлаждается до требуемой температуры. Охлажденный конденсат попадает в камеру 20 и далее выводится из теплообменника посредством патрубка 21.
Теплоноситель межтрубного пространства через патрубок 13 поступает в нижний отсек 9 периферийной полости. Далее теплоноситель плавно перетекает вниз и по каналам между ребрами 11 опускается под нижнюю решетку 5, затем поднимается сквозь решетку 5 в полость кожуха 6, где нагревается в межтрубном пространстве витой части трубного пучка, выходит из полости кожуха 6, проходит сквозь верхнюю решетку 4 и далее через верхний отсек 8 и патрубок 12 выводится из теплообменника. Омывая трубы 2 снаружи, теплоноситель нагревается, обеспечивая конденсацию пара и охлаждение конденсата внутри труб 2.
Если нет необходимости в расхолаживании ядерной энергетической установки, теплообменник работает в режиме ожидания с постоянной прокачкой охлаждающего теплоносителя через корпус 1. В этом случае в камеру 16 пар не поступает.
При ухудшении тепло-гидравлических характеристик, потери плотности между трубным и межтрубным пространством, крышки 22 и 23 снимают и проводят ремонт теплообменника, путем глушения дефектных труб 2. Допустимое количество труб 2 для глушения определяется тепло-гидравлическим расчетом.
От межпрокладочного пространства 28 к штуцерам 26 и 27 ведут каналы. Штуцеры 26 и 27 присоединяют к контрольно-измерительным приборам (на чертежах не показаны), которые служат для контроля плотности и герметичности фланцевого соединения.