ПОДОГРЕВАТЕЛЬ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в подогревателях высокого давления.
Известен подогреватель высокого давления, включающий корпус с патрубками подвода и отвода теплообменивающихся сред, поверхность теплообмена, выполненную из коллекторов и присоединенных к ним трубок в форме одноплоскостной спирали. Концы трубки вставлены в гнездо коллектора до упора и обварены. (Теплообменное оборудование паротурбинных установок. Отраслевой каталог. Часть II. Центральный научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по тяжелому и транспортному машиностроению. М., 1989 г., стр.6).
Недостатком данного подогревателя является сниженная надежность соединения трубки с коллектором и эрозионный износ.
Известен подогреватель высокого давления, в котором поверхность теплообмена выполнена в виде коллекторов и присоединенных к ним трубок, выполненных в форме двухплоскостной спирали. Концы трубок вставлены в гнездо коллектора и обварены. (Бараненко В.И. и др. Эрозионно-коррозионный износ металла входных участков подогревателей на АЭС. Атомная энергия, 1995 т.78 вып.2 М., Редакция журнала Атомная Энергия, стр.83-87).
Недостатком данного подогревателя является сниженная надежность узла соединения коллектора и спирали вследствие коррозионно-эрозионного износа входного и/или выходного участков трубки.
Известен подогреватель высокого давления, включающий корпус с патрубками подвода и отвода теплообменивающихся сред. Поверхность теплообмена выполнена в виде коллекторов и присоединенных труб. Концы трубок вставлены в гнездо коллектора и обварены. (Богачев А.Ф. Анализ данных повреждаемости подогревателей высокого давления блоков с.к.д. с водяной стороны. Теплоэнергетика 1991 г. №7, стр.14-18; Бреус В.И. и др. Анализ причин эрозионно-коррозионного износа металла внутренней поверхности входных участков труб теплообменных аппаратов. Электрические Станции. 2005 г. №11 М., Энергопрогресс, стр.56-62).
По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.
Недостатком известного технического решения, а также причиной, препятствующей достижению желаемого технического результата при использовании упомянутого известного устройства является сниженная надежность узла соединения трубки с коллектором и коррозионно-эрозионный износ входного и/или выходного участка. Одной из причин возникновения эрозионного износа является возникновение термопульсаций вследствие местного увеличения теплового потока и возникновения вихрей при повороте потока.
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 изобретения.
Заявленное изобретение позволяет исключить напряжения в узле присоединения трубки к коллектору и резко снизить эрозионно-коррозионный износ входных и выходных участков трубок теплообмена и, тем самым, увеличить ресурс, надежность и экономичность подогревателя высокого давления.
Предложен подогреватель высокого давления, включающий корпус с патрубками подвода и отвода теплообменивающихся сред, поверхность теплообмена, выполненную в виде коллекторов и присоединенных к ним трубок теплообмена, при этом на входных и/или выходных участках трубок теплообмена, соединенных с коллекторами, установлены противоэрозионные устройства. Противоэрозионное устройство может быть выполнено в виде изогнутой трубки; с одной стороны снабженной ограничителем, обеспечивающим требуемую величину сварного шва, а с другой - в виде хвостовика, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру трубки. Также Противоэрозионное устройство может быть в виде штуцера, выполненного в виде части трубки теплообмена с перфорацией, расположенной на участке, находящимся внутри коллектора с буртиком или без него. Кроме того Противоэрозионное устройство может быть выполнено в виде накладки с ограничителем на входном и/или выходном участке теплообменной трубки.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображен подогреватель высокого давления в разрезе, на фиг.2, вид А по фиг.1 - выходной участок трубки теплообмена, снабженный противоэрозионным устройством, которое выполнено в виде изогнутой трубки, на фиг.3, вид Б по фиг.2 - представлено соединение противоэрозионного устройства, выполненное в виде вставки с хвостовиком, с трубкой теплообмена, на фиг.4, 5, вид В по фиг.1 - входной участок трубки теплообмена, снабженной противоэрозионным устройством, выполненным в виде штуцера - части трубки с перфорацией, расположенной на участке, находящимся внутри коллектора с буртиком(фиг.5, вид В по фиг.1) или без него(фиг.4, вид В по фиг.1), на фиг.6, 7 вид Г по фиг.1 - входной участок трубки теплообмена, снабженной противоэрозионным устройством, выполненным в виде накладки с ограничителем. На фиг.6 вид Г по фиг.1, накладка выполнена в виде двух полуцилиндров стянутых хомутом, на фиг.7 вид Г по фиг.1, накладка выполнена в виде навивки из проволоки.
Подогреватель высокого давления включает корпус 1, к которому присоединены патрубки подвода питательной воды 2 и греющего пара 3, отвода питательной воды 4 и конденсата греющего пара 5, поверхность теплообмена, выполненную в виде коллекторов 6 и присоединенных к ним спиральных трубок теплообмена 7. Коллектора 6 закреплены внутри корпуса подогревателя высокого давления 1. Спиральные трубки теплообмена 7 соединены с коллекторами 6 через противоэрозионные устройства, на входных и/или выходных участках трубок теплообмена 7. Противоэрозионное устройство выполнено в виде изогнутой трубки 8 (фиг.2 вид А по фиг.1), с одной стороны снабженной ограничителем 9, обеспечивающим требуемую величину сварного шва, а с другой - в виде хвостовика 10, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру трубки теплообмена 7. Противоэрозионное устройство выполнено в виде штуцера - части трубки теплообмена с перфорацией 11(фиг.4,5 вид В по фиг.1), расположенной на участке, находящимся внутри коллектора 6 с буртиком 12 или без него. Противоэрозионное устройство выполнено в виде накладки на входном и/или выходном участке теплообменной трубки. Накладка выполнена из двух полуцилиндров 13 (фиг.6 вид Г по фиг.1) стянутых хомутом 14, или в виде навивки из проволоки 15 (фиг.7 вид Г по фиг.1). Между торцом 16 противоэрозионного устройства и коллектором 6 существует зазор 17, исключающий напряжения в шве, также у противоэрозионного устройства с накладкой есть ограничитель 18, обеспечивающий требуемую величину сварного шва.
Подогреватель высокого давления работает следующим образом. Вода поступает по патрубку 2 в раздающие коллекторы 6, проходит через Противоэрозионное устройство и далее попадает в трубки теплообмена 7, там вода нагревается за счет пара, который поступает через патрубок 3 и проходит внутри корпуса 1. Далее вода выходит из трубок теплообмена 7 через Противоэрозионное устройство в собирающие коллекторы 6 и выходит через патрубок 4. Пар, нагревая воду, конденсируется на трубках теплообмена 7, коллекторах 6 и противоэрозионных устройствах, стекает вниз и через патрубок 5 отводится из корпуса.
Если противоэрозионное устройство выполнено в виде изогнутой трубки 8 (фиг,2 вид А по фиг.1) то, вследствие увеличенной толщины стенки противоэрозионного устройства, по сравнению с трубкой теплообмена 7, тепловой поток на входе и/или выходе снижается, исключаются термопульсации, что обеспечивает надежное соединение оксидной пленки с основным металлом и исключает эрозионный износ. Установка на противоэрозионном устройстве 8 участка с хвостовиком 10 (фиг.3 вид Б по фиг.2) исключает образование вихрей за швом и, следовательно, эрозионный износ трубки спирали, а установка ограничителя 9 обеспечивает требуемую величину сварного шва.
Если противоэрозионное устройство выполненное в виде штуцера с перфорацией 11 (фиг.4, 5 вид В по фиг.1), внутри коллектора 6 обеспечивается плавное безотрывное течение воды при входе ее в трубку через перфорацию из коллектора 6, что приводит к снижению теплового потока, исключению термопульсаций и эрозионного износа трубки. Наличие буртика 12 (фиг.5 вид В по фиг.1) с наружной стороны на входе в противоэрозионные устройства 11, обеспечивает надежное посадочное место, которое позволяет при монтаже и ремонте гарантировать глубину установки штуцера в коллекторе 6, и обеспечивает необходимое проходное сечение.
Если противоэрозионное устройство, выполненное в виде накладки 13 или 15 (фиг.6 и фиг.7 вид Г по фиг.1), то снижается тепловой поток на входном и/или выходном участке трубки теплообмена 7, исключаются термопульсации, что обеспечивает надежность соединения оксидной пленки с основным металлом и исключает эрозионный износ.