ПОВЕРХНОСТНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована при проектировании теплообменных аппаратов в химической и металлургической промышленности.
Известны поверхностные подогреватели, содержащие водяную камеру, трубную доску с канавками с водяной стороны, поверхность теплообмена, корпус с патрубками подвода пара и отвода конденсата греющего пара. (В.М.Марушкин, С.С.Иващенко, Б.Ф.Вакуленко «Подогреватели высокого давления турбоустановок ТЭС и АЭС», М., 1985 г., стр. 33-42)
Недостатком данного теплообменника является неравномерное распределение напряжений по трубной доске, что ограничивает скорость изменения температуры теплообменивающих сред.
Известен поверхностный подогреватель, содержащий водяную камеру, трубную доску, поверхность теплообмена, корпус с патрубками подвода пара и отвода конденсата греющего пара. (Б.Ф.Вакуленко, В.И.Железняков В.И. Электрические станции №7, М., 1990 г., стр. 46-51).
Недостатком этого известного теплообменника являются значительные напряжения в зоне перехода от трубной доски к цилиндру водяной камеры, особенно при заполнении относительно горячей средой при пусковых операциях.
Известен поверхностный подогреватель, содержащий водяную камеру, трубную доску с канавками с паровой и водяной стороны, поверхность нагрева, корпус с патрубками подвода пара и отвода конденсата греющего пара. (труды ЦКТИ №288, Санкт-Петербург, 2002 г., стр. 25-27, 39-44).
По совокупности  признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.
Недостатком известного устройства является ограниченная скорость изменения температуры сред и, следовательно, скорость изменения нагрузки энергоблока вследствие медленного прогрева и большой толщины трубной доски. Это приводит к снижению экономичности из-за ограниченных маневренных характеристик.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым. При этом предлагаемое техническое решение не вытекает явным для специалиста образом из известного уровня техники и определенного заявителем.
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 решение позволяет увеличить скорость изменения параметров, снизить металлоемкость аппарата и, следовательно, повысить надежность и эффективность работы энергоблока в целом.
Предложен поверхностный теплообменник включающий корпус с патрубками подвода пара и отвода конденсата греющего пара, поверхность теплообмена, водяную камеру с патрубками подвода и отвода воды, трубную доску с канавками с паровой и водяной стороны, при этом трубная доска с паровой стороны выполнена выпуклой, профиль канавок выполнен в виде тела вращения, образованного частью параболы и прямой линией с глубиной
не менее толщины стенки водяной камеры, причем внутренние диаметры канавок с паровой и водяной сторон равны между собой, а наружная стенка канавок снабжена отверстиями.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где изображен поверхностный теплообменник в разрезе.
Поверхностный теплообменник включает водяную камеру 1 с патрубками подвода 2 и отвода 3 воды, корпус 4 с патрубками подвода пара 5 и отвода конденсата греющего пара 6, трубки поверхности теплообмена 7, закрепленные в трубную доску 8. Трубная доска 8 с паровой стороны 9 выполнена выпуклой и имеет плоскую поверхность 10 с водяной стороны. Профиль канавок 11 и 12 выполнен в виде тела вращения, образованного частью параболы и прямой линией с глубиной, не менее толщины стенки водяной камеры 1. Внутренние диаметры канавок 11 с паровой стороны 9 и 12 с водяной стороны равны между собой. При этом наружная стенка 13 канавок 11 и 12 снабжена отверстиями 14. Конструкция водяной камеры может быть сферической, цилиндрической с эллиптическим или плоским днищем.
Поверхностный теплообменник работает следующим образом. Нагреваемая вода под давлением через патрубок 2 поступает в водяную камеру 1 и проходит через трубки поверхности теплообмена 7, нагревается и, через патрубок 3 выходит из подогревателя. Пар из отбора турбины, с меньшим давлением, чем вода, через патрубок 5 поступает на трубки поверхности теплообмена 7, конденсируется, отдавая тепло воде, сливается вниз и через патрубок 6 отводится из теплообменника. Расположение патрубков 5 и 6 зависит от параметров подаваемого пара и требуемой температуры слива конденсата греющего пара.
При подаче воды под давлением в водяную камеру возникают напряжения в трубной доске 8. Чтобы напряжения были одинаковыми во
всей зоне крепления трубок в трубной доске, поверхность трубной доски 8 с паровой стороны 9 выполнена выпуклой. Кроме того, выпуклая поверхность обеспечивает отвод шлама к периферии в канавку. Это исключает появление подшламовой коррозии. При включении подогревателя в работу требуется выполнить прогрев его металла. Наличие канавок 11 и 12 с одинаковым внутренним диаметром снижает толщину трубной доски 8, что снижает неравномерность прогрева металла, термические напряжения в трубной доске 8, повышает маневренность и надежность теплообменника. Отверстия 14 в наружной стенке 13 обеспечивают отвод воздуха при заполнении с водяной стороны и отвод шлама с паровой стороны при работе теплообменника и его опорожнение при остановке.