ТЕПЛООБМЕННИК
HEAT EXCHANGER

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в теплообменных аппаратах регенеративных систем, систем теплоснабжения, предназначенных для подогрева воды за счет конденсации пара на трубах поверхности теплообмена.
Известен подогреватель, содержащий водяную распределительную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, корпус с патрубками подвода пара (два патрубка), трубную систему, трубные доски, одна из которых (верхняя) выполнена из двух частей - центральной (круговой) и периферийной (кольцевой). Охладитель конденсата выполнен с использованием труб поверхности теплообмена, расположенных непосредственно у нижней трубной доски (NL 7512154, МПК F22D 1/32, опубликован 1976-06-14).
Недостатком известного подогревателя является затопление части поверхности теплообмена конденсатом греющего пара и исключение ее из процесса теплообмена, наличие разницы температуры в металле трубной доски в месте прохода труб первого и второго ходов нагреваемой воды, наличие передачи тепла охлаждаемому конденсату при конденсации пара на стенах кожуха охладителя, возможность гидроударов при возникновении неплотностей в кожухе, расположенном выше уровня конденсата в корпусе.
Известен пароводяной теплообменник, включающий корпус с патрубками подвода пара и отвода его конденсата, водяную распределительную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, две поворотные водяные камеры с трубными досками, расположенными в корпусе и смещенными по высоте относительно друг друга, трубные системы разной длины, причем в нижней части одной из трубных систем, имеющей большую длину, расположен встроенный охладитель конденсата (SU 1143926, МПК: F22D 1/32; опубликовано 03.07.1985 г).
По совокупности признаков этот известный пароводяной теплообменник является наиболее близким к заявляемому и принят за прототип.
Недостатком известного подогревателя, принятого за прототип, является наличие трех трубных досок и трех водяных камер, верхняя из которых является распределительной, расположенных в одном корпусе, что увеличивает массу и габариты теплообменника, усложняет ремонтные работы и сохраняет большую разницу температуры металла в трубной доске распределительной водяной камеры.
Заявляемое техническое решение позволяет повысить экономичность работы теплообменника за счет исключения нагрева охлаждаемого конденсата паром через стенки кожуха, повысить надежность работы теплообменника за счет устранения разницы температур в трубных досках и снизить массу теплообменника за счет уменьшения количества трубных досок.
Предложен теплообменник, включающий корпус с патрубками подвода пара и отвода его конденсата, распределительную водяную камеру с перегородкой и патрубками входа и выхода нагреваемой воды, трубную доску, выполненную из двух частей, смещенных по высоте относительно друг друга, трубную систему со встроенным охладителем конденсата с направляющими перегородками и охладителем пара, при этом трубная доска выполнена из двух симметричных частей, соединенных между собой перегородкой, причем направляющие перегородки, установленные в зоне охладителя конденсата, присоединены к перегородке водяной камеры, соединяющей обе части трубной доски.
Изобретение иллюстрируется чертежом продольного разреза вертикального теплообменника.
Теплообменник включает корпус 1 с патрубком подвода пара 2 и отвода его конденсата 3, распределительную водяную камеру 4 с вертикальной перегородкой 5 и патрубками входа 6 и выхода 7 нагреваемой воды, трубную доску, выполненную из двух симметричных, смещенных по высоте относительно друг друга частей - нижней 8 и верхней 9, соединенных между собой перегородкой 10. Над верхней частью 9 трубной доски расположен встроенный охладитель пара 11. Трубная система 12 имеет встроенный охладитель конденсата 13 с направляющими перегородками 14. В нижней части 8 и верхней части 9 трубной доски закреплены концы труб поверхности теплообмена только одного хода нагреваемой воды. Направляющие перегородки 14, установленные в зоне охладителя конденсата 13, присоединены к перегородке 10 водяной камеры 4, соединяющей обе части 8 и 9 трубной доски.
Вертикальный теплообменник работает следующим образом. Поток нагреваемой воды через патрубок 6 поступает во входную часть водяной камеры 4, расположенной под нижней частью трубной доски 8. Из этой части водяной камеры вода поступает в трубную систему 12 в зону поверхности теплообмена конденсата 13, где нагревается за счет охлаждения конденсата пара. Далее ее нагрев в трубной системе 12 происходит за счет конденсации пара в зоне конденсации и за счет тепла перегретого пара в зоне охладителя пара 11. После охладителя пара 11 нагретая вода поступает в выходную часть водяной камеры 4 и через патрубок 7 выводится из теплообменника. Поток греющего пара поступает в охладитель пара 11 через патрубок 2, установленный на корпусе 1. После охладителя пара 11 пар поступает на трубы поверхности теплообмена в зону конденсации. С этой поверхности конденсат греющего пара стекает на уровень конденсата в корпусе, который расположен над охладителем конденсата 13 ниже верхней части 9 трубной доски. Такое расположение нормального (расчетного) уровня конденсата практически устраняет затопление конденсатом поверхности теплообмена при выходе из них нагреваемой воды и отсутствует контакт перегретого пара через стенку кожуха охладителя пара 11 с конденсатом пара. Величина нормального уровня поддерживается в расчетном положении регулирующим клапаном, устанавливаемым на трубопроводе за патрубком 3 выхода конденсата пара из охладителя конденсата 13. При противоточном движении в охладителе конденсата 13 конденсат омывает трубы поверхности теплообмена, охлаждается и выводится через патрубок 3. Весь охладитель конденсата 13, размещенный над нижней частью трубной доски 8, находится под уровнем конденсата, а это исключает проникновение в его внутреннее пространство греющего пара, что может привести к гидроударам и разрушению охладителя. Кроме того, возникновение незначительных неплотностей в сварных соединениях кожуха охладителя 13, хотя и ухудшает его работу, не вызывает необходимости срочного отключения из работы всего теплообменника. Расположение всего охладителя 13 под уровнем конденсата исключает контакт охлаждаемого конденсата через стенки кожуха с греющим паром.