Устройство для обеспечения герметичности и ремонтопригодности трубных решеток испарителя-конденсатора вакуумно-выпарных установок

Полезная модель относится к элементам теплообменных аппаратов опреснительных установок, в частности к конструкции узлов закрепления труб в трубных решетках теплообменных аппаратов с использованием сальниковых уплотнений.
Установка вакуумно-выпарная (УВВ) состоит из нескольких последовательных ступеней в каждой из которых поддерживается пониженный уровень давления (и температуры) по отношению к предыдущей. Основным элементом каждой ступени является испаритель-конденсатор, представляющая собой пакет горизонтальных труб, закрепленных в трубных решетках. На верхний ряд труб распыляется морская вода, которая под действием силы тяжести стекает по поверхности труб вниз и далее от одного ряда труб к следующему.
Греющий пар проходит внутри труб. Так как трубы охлаждаются снаружи стекающим потоком воды, пар конденсируется в виде дистиллята (пресной воды) внутри труб, а стекающая морская вода нагревается и частично испаряется за счет выделившейся теплоты конденсации. Из-за испарения концентрация соли в морской воде увеличивается, и она накапливается в нижней части ступени в виде рассола. Образовавшийся пар имеет температуру ниже, чем греющий пар и является греющим паром для следующей ступени в которой процесс повторяется. Снижение давления от ступени к ступени позволяет использовать рассол в последующей ступени для образования дополнительного пара при более низком давлении. Этот дополнительный пар будет конденсироваться в дистиллят внутри следующей ступени. Этот процесс повторяется от ступени к ступени. Особенность данного типа опреснительной установок заключается в том, что в ступенях испарителя-конденсатора поддерживается давление ниже атмосферного, и температура кипения исходной воды ниже 100°C. Эта особенность позволяет значительно снизить нагрузки на соединения труб с трубной решеткой.
Известны типы конструкций узлов закрепления труб в трубной решетки, такие как: развальцовка, развальцовка с отбортовкой, развальцовка в очках с канавками (Стр. 365, Машиностроение. Энциклопедия / Ред. Совет: К.В. Фролов (пред.) и др. - М.: Машиностроение. Машины и аппараты химических и нефтехимических производств. Т. IV-12 / М.Б. Генералов, В.П. Александров, В.В. Алексеев и др.; Под общ. ред. М.Б. Генералова. 2004 - 832 с.; ил.).
Недостатками данных типов конструкций является высокая металлоемкость и трудоемкость изготовления решеток, и сборки теплообменника. Затруднен (сложен) ремонт из-за неразборности. Для обеспечения герметичности соединений необходимо использовать для трубной решетки лист металла толщиной не менее диаметра трубки. Затруднено обеспечение заданной точности отверстий в толстостенном листе из которого выполняется трубная решетка. Все вышеперечисленное значительно повышает сложность и стоимость изготовления испарителя-конденсатора УВВ.
Известен тип конструкции узла закрепления труб в трубной решетке сваркой (Стр. 365, Машиностроение. Энциклопедия / Ред. Совет: К.В. Фролов (пред.) и др. - М.: Машиностроение. Машины и аппараты химических и нефтехимических производств. Т. IV-12 / М.Б. Генералов, В.П. Александров, В.В. Алексеев и др.; Под общ. ред. М.Б. Генералова. 2004 - 832 с.; ил.).
Недостатком данного типа конструкции является высокая трудоемкость из-за необходимости проваривать каждую трубку в трубной решетке и неразборность конструкции, затрудняющая ремонт и эксплуатацию.
Наиболее близким к настоящей полезной модели является устройство, используемое для реализации способа закрепления с помощью сальниковых уплотнений (патент SU 1329317, опубл. 20.10.199). Его использование позволяет обеспечить возможность разборки теплообменника для обслуживания и ремонта.
Недостатком технического решения является необходимость устанавливать в толстостенную трубную доску каждый сальник отдельно и уплотнять его для обеспечения герметичности.
Задачей предлагаемой полезной модели является снижение металлоемкости решеток, трудоемкости изготовления деталей решеток и общей сборки, а также обеспечение удобства ремонта и обслуживания.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для обеспечения герметичности и ремонтопригодности трубных решеток испарителя-конденсатора вакуумно-выпарных установок, состоящее из трубных решеток с отверстиями, в которых герметично установлены трубы с возможностью охлаждения водой, по которым движется пар и дистиллят, согласно полезной модели, герметичность соединения каждой трубы и решетки обеспечивается сальниковым уплотнением в виде листа из упругого материала с отверстиями для удержания труб, скрепленного с несущим листом трубной решеткой.
Устройство поясняется чертежом, где изображен узел закрепления трубы устройства для обеспечения герметичности и ремонтопригодности трубных решеток испарителя-конденсатора вакуумно-выпарных установок. Узел закрепления трубы содержит несущий лист решетки 1, лист из упругого материала 2, прижимную плиту 3 и трубу 4.
Устройство работает следующим образом. Сальниковые уплотнения формируются из листа с отверстиями из упругого материала 2, прикрепленного к исходной трубной решетке из металла 1, которая является силовым элементом и воспринимает вес всей массы труб 4 и внутренних сил давления. Решетка 1 при этом выполняется из листа с минимально возможной толщиной из условия обеспечения прочности, а диаметр отверстий на несколько миллиметров превышает диаметр трубы 4. Лист упругого материала 2 соединен с несущим листом решетки, например, с помощью клея или посредствам прижимной плиты 3 и механического крепежа. Отсутствие сдвига обеспечивается силами трения. Отверстия в листе 2 соосны с отверстиями несущего листа решетки 1, но их диаметр меньше диаметра трубы 4 для обеспечения герметичности соединения.