ВЕРТИКАЛЬНЫЙ КОЖУХОТРУБНЫЙ ПАРОВОДЯНОЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в котельных, на ТЭЦ и в промышленных энергетических установках.
Известен пароводяной теплообменник, включающий корпус, трубную систему из труб, концы которых закреплены в большой и малой трубных досках, сегментные опорные перегородки, распределительную и поворотную водяные камеры и патрубки входа и выхода нагреваемой среды, подвода пара, отвода конденсата греющего пара и отвода неконденсирующихся газов, причем трубная система выполнена многоходовой по пару и снабжена анкерными связями, концы которых соединены с верхней и нижней трубными досками, опорные сегментные перегородки создают продольно-поперечное наружное омывание паром труб поверхности нагрева, на входе пара в трубный пучок установлен перфорированный пароотбойный щит, большая трубная доска по наружному контуру закреплена между фланцами корпуса и распределительной водяной камеры, кроме того поворотная водяная камера выполнена плавающей и присоединена к нижней трубной доске посредством фланца. (ОСТ 108.271.101-76, с.7).
Недостатком известного пароводяного теплообменника является наличие в опорно-направляющих перегородках в местах прохода через них теплообменных труб технологических серповидных зазоров, что приводит к снижению тепловой эффективности из-за перетекания через данные зазоры части конденсата греющего пара на расположенные под перегородками участки конденсирующей поверхности. Поэтому по длине теплообменных труб, в общем направлении от верхней трубной доски к нижней, толщина пленки конденсата на наружной поверхности труб, являющейся дополнительным термическим сопротивлением, возрастает, а интенсивность процесса передачи теплоты от конденсирующегося пара снижается.
В трубных системах крупных аппаратов такого типа общая площадь проходного сечения серповидных зазоров значительно возрастает, существенно увеличивается расход перетечек конденсата, в итоге ощутимо снижается общая тепловая эффективность аппаратов.
Известно несколько конструктивных решений, направленных на устранение или сведение к минимуму таких зазоров в трубных системах подобных теплообменников: подвальцовка труб в отверстиях перегородок и введение в последние специальных втулок. Оба способа значительно усложняют технологию сборки трубных систем, нарушают компенсацию температурных расширений теплообменных труб и поэтому имеют весьма ограниченное применение. (Дорошенко П.А. Технология производства судовых парогенераторов и теплообменных аппаратов. Изд. Судостроение, Л., 1972, с.265-291. Бродов Ю.М., Аронсон К.Э., Рябчиков А.Е. Маслоохладители в системах маслоснабжения паровых турбин. Изд. УГТУ-УПИ, г.Екатеринбург, 1996, с.48-55).
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения о других аналогах заявленной полезной модели, позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым.
Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволило выявить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, изложенную в нижеприведенной формуле полезной модели.
Заявляемое техническое решение позволяет значительно упростить технологию устранения серповидных зазоров и уменьшить трудоемкость сборки трубных систем подогревателей, что существенно повышает общую тепловую эффективность подогревателей.
Предложен вертикальный кожухотрубный пароводяной подогреватель, включающий размещенную в корпусе трубную систему с горизонтальными опорно-направляющими перегородками и теплообменными трубами, верхнюю водяную камеру с патрубками подвода и отвода сетевой воды, нижнюю плавающую водяную камеру, а также патрубки входа пара, отвода паровоздушной смеси, отвода конденсата греющего пара и ограничители перетечек теплоносителя в местах прохода теплообменных труб через опорно-направляющие перегородки, при этом ограничители перетечек теплоносителя выполнены в виде колец или шайб, свободно надетых на теплообменные трубки.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где изображено:
- на фиг.1 - общий вид подогревателя;
- на фиг.2 - вид А по фиг.1 - схема серповидных зазоров;
- на фиг.3 - вид А по фиг.1 - конструкция ограничителей в виде уплотнительных колец;
- на фиг.4 - вид А по фиг.1 - конструкция ограничителей в виде уплотняющих шайб.
Предложенный вертикальный кожухотрубный пароводяной подогреватель включает размещенную в корпусе 1 трубную систему 2 с анкерными связями 3, горизонтальными опорно-направляющими перегородками 4 и теплообменными трубами 5, верхнюю водяную камеру 6 с патрубками подвода 7 и отвода 8 сетевой воды, нижнюю плавающую водяную камеру 9, а так же патрубки входа пара 10, отвода паровоздушной смеси 11, отвода конденсата греющего пара 12 и ограничители перетечек теплоносителя в местах прохода теплообменных труб через опорно-направляющие перегородки, выполненные в виде уплотнительных колец 13 (фиг.3) или уплотняющих шайб 14 (фиг.4). Практика показывает, что между сегментной перегородкой 4 и теплообменной трубой 5 всегда образуется технологический серповидный, а не кольцевой зазор. Поэтому предложены ограничители перетечек в виде колец или шайб через серповидные зазоры в опорно-направляющих перегородках 4 вертикальных кожухотрубных теплообменников.
Подогреватель работает следующим образом.
Движение теплоносителей в подогревателе осуществляется по следующей схеме. Нагреваемая вода через патрубок 7 поступает в приемный отсек камеры 6, а из нее по теплообменным трубкам, образующим первый (I) ход нагреваемой воды в подогревателе, в нижнюю плавающую камеру 9. В ней поток воды делает поворот и по трубкам, составляющим второй (П) ее ход в подогревателе, поступает в выходной отсек камеры 6 и далее через патрубок 8 отводится в систему отопления или горячего водоснабжения. Уплотнительные кольца 13 или уплотнительные шайбы 14 надеваются снаружи на теплообменные трубки 5 после сборки каркаса трубной системы в процессе установки этих трубок (набивки трубного пучка). Высота h соответственно кольца или шайбы (фиг.3, 4) может быть принята равной 4-5 или 1-1,5 мм. Уплотнительные кольца 13 могут нарезаться из стандартных труб соответствующего сортамента, а шайбы 14 - штамповаться из листов указанной выше толщины. Уплотнительные кольца 13 следует применять при малых шагах размещения теплообменных труб в пучке, например, для трубок с наружным диаметром 16 мм с шагом расположения их 20 мм и более, а шайбы - в тех случаях, когда размер в свету между образующими соседних трубок будет не менее 5 мм, уплотнительные элементы (кольцо или шайба) прижимаются к поверхности перегородки за счет собственного веса и веса столба жидкости над перегородкой. Толщина стенки кольцевого уплотняющего элемента должна быть не менее 1,0-1,2 мм.
Эффект ограничения перетечек теплоносителя через серповидные зазоры в опорно-направляющих перегородках вертикальных кожухотрубных аппаратов достигается за счет резкого уменьшения при этом величины проходного сечения в этих зазорах, происходящего вследствие отсутствия соосности между осями теплообменных труб, отверстиями в перегородках и в предлагаемых уплотняющих элементах.
Важным преимуществом предлагаемого технического решения является также то, что его применение не нарушает компенсацию температурных расширений теплообменных труб, возникающих при эксплуатации таких аппаратов.