Теплообменник
HEAT EXCHANGER

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в системах продувки первого и второго контуров атомной электростанции.
Известен технологический теплообменник атомной электростанции, содержащий размещенные внутри вертикального корпуса трубный пучок, охваченный кожухом, который установлен относительно корпуса с образованием вертикальной периферийной полости, разделенной перегородкой на верхний и нижний отсеки, а также опору трубного пучка, прикрепленную к корпусу, при этом на корпусе установлены патрубки теплоносителя межтрубного пространства
При этом перегородка выполнена в виде вертикальной обечайки, скрепленной нижним участком с опорой, и ленты, прикрепленной одной кромкой к обечайке, а другой - к корпусу, при этом каждый патрубок установлен на корпусе против соответствующего отсека периферийной полости (RU 2354909 С1, кл. МПК F28D 7/00, опубл. 10.05.2009).
Также известен технологический теплообменник атомной электростанции, содержащий размещенные внутри вертикального корпуса вертикальный трубный пучок, верхнюю кольцевую опору и нижнюю кольцевую опору, а также установленные на корпусе верхний и нижний патрубки теплоносителя межтрубного пространства, причем верхний и нижний участки трубного пучка соединены с соответствующими опорами, а последние прикреплены к корпусу, причем верхняя и нижняя опоры выполнены в виде вертикальных обечаек и прикреплены к корпусу соответственно нижним и верхним торцевыми участками этих обечаек, а каждый патрубок установлен на корпусе против обечайки соответствующей опоры, выполненной с образованием относительно корпуса кольцевой камеры. (RU 2354910 С1, кл. МПК F28D 7/00, опубл. 10.05.2009).
К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных (прототипом) является технологический теплообменник атомной электростанции, содержащий вертикальный корпус, подключенный верхней и нижней частями к подводящему и отводящему патрубкам соответственно, а также трубный пучок, установленный в средней части корпуса с образованием периферийной полости, и опорное кольцо трубного пучка, горизонтально установленное в корпусе с перекрытием упомянутой полости, причем трубный пучок выполнен в виде теплообменных труб, навитых на вертикальную оправку, верхней и нижней горизонтальных решеток, скрепленных с соответствующими концами оправки, и наружного вертикального кожуха, нижний участок которого скреплен с нижней решеткой, причем опорное кольцо расположено в нижней части корпуса и скреплено с нижней решеткой трубного пучка, а верхний участок кожуха выполнен с возможностью продольного перемещения относительно верхней решетки (RU 2354908 С1, кл. МПК F28D 7/00, опубл. 10.05.2009).
В случае повреждения теплообменных труб в процессе эксплуатации вышеуказанных теплообменников происходит смешивание рабочих сред трубного и межтрубного пространства и ухудшение теплогидравлических характеристик, что приводит к снижению эксплуатационной надежности и выходу оборудования из строя.
Существенным недостатком прототипа является отсутствие доступа к трубному пучку для определения дефектных труб и их глушения, т.е теплообменник является неремонтопригодным, что уменьшает срок его службы.
Технической задачей изобретения является обеспечение ремонтопригодности, повышение эксплуатационной надежности и увеличение срока службы теплообменника.
Поставленная задача достигается в теплообменнике, содержащем вертикальный корпус с подводящими и отводящими патрубками, верхнюю и нижнюю съемную крышку, трубный пучок, установленный в средней части корпуса с образованием периферийной полости, и выполненный в виде теплообменных труб, навитых на вертикальную оправку, верхней и нижней горизонтальных решеток, скрепленных соответствующими концами оправки, наружного вертикального кожуха, нижний участок которого скреплен с нижней решеткой, верхний участок кожуха выполнен с возможностью продольного перемещения относительно верхней решетки.
Причем крепление крышек может быть осуществлено посредством фланцевого соединения, уплотнение которого выполнено, по меньшей мере, двумя уплотнительными кольцами разного диаметра для образования межпрокладочного пространства, а в конструкции теплообменника имеется патрубок для контроля герметичности вышеуказанного межпрокладочного пространства.
При ухудшении тепло-гидравлических характеристик, а также при проведении капитального ремонта оборудования съемные крышки позволяют обеспечить доступ к трубному пучку. При обнаружении дефектных теплообменных труб проводят ремонт трубного пучка путем глушения этих теплообменных труб.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид теплообменника. На фиг. 2 - выносной элемент А.
Теплообменник содержит вертикальный корпус 1, верхней частью подключенный к патрубкам трубного пространства 2 и межтрубного пространства 3, а нижней частью к патрубкам трубного пространства 4 и межтрубного пространства 5. В средней части корпуса 1, с образованием периферийной полости 6, установлен трубный пучок, выполненный в виде теплообменных труб 7, навитых на оправку 8, верхней 9 и нижней 10 горизонтальных решеток, которые скреплены с соответствующими концами оправки 8, и наружного кожуха 11. Нижняя трубная горизонтальная решетка 10 скреплена с корпусом 1 с перекрытием полости 6. Нижний участок наружного кожуха 11 скреплен с нижней горизонтальной решеткой 10, а верхний участок выполнен с возможностью продольного перемещения относительно верхней горизонтальной решетки 9.
Нижние концы теплообменных труб 7 проходят через нижнюю трубную решетку 10 и закрепляются в нижней трубной доске 12 камеры 13, а верхние концы теплообменных труб 7 проходят через верхнюю трубную решетку 9 и закрепляются в верхней трубной доске 14 камеры 15. В трубных решетках 9 и 10 имеются отверстия для прохода охлаждаемой/охлаждающей среды (отверстия условно не показаны).
К верхней части внутренней стенки корпуса 1 приварено направляющее кольцо 16, а верхняя трубная решетка 9 установлена относительно направляющего кольца 16 с возможностью продольного перемещения.
Также теплообменник содержит съемные верхнюю и нижнюю крышки с отверстиями для крепежа 17 и 18 соответственно. На камерах 13 и 15 для соединения крышек предусмотрены глухие резьбовые отверстия.
Для уплотнения фланцевого соединения преимущественно типа «шип-паз» используются уплотнительные кольца разного диаметра 19 и 20, при этом благодаря наличию разности диаметров этих уплотнительных колец создается межпрокладочное пространство 23.
Для контроля плотности фланцевых соединений в межпрокладочном пространстве 23, образованных камерами 13 и 15 и крышками 17 и 18, имеются каналы, ведущие через штуцеры 21 и 22 к контрольно-измерительным приборам (на чертежах не показаны).
Обеспечение контроля плотности фланцевых соединений в межпрокладочном пространстве 23 дополнительно позволяет повысить ремонтопригодность и эксплуатационную надежность теплообменника.
Теплообменник при его использовании в качестве теплообменника аварийного расхолаживания работает следующим образом.
Работа теплообменника основана на передаче тепла через стенки теплообменных труб от охлаждаемой/греющей среды (межтрубное пространство) к охлаждающей/нагреваемой среде (трубное пространство).
Теплообменник работает следующим образом.
Теплоноситель межтрубного пространства по патрубку 3 поступает в верхнюю часть корпуса 1, где он проходит сквозь трубную решетку 9, проходя через отверстия которой попадает в межтрубное пространство, контактируя со стенками теплообменных труб 7, и проходя через трубную решетку 10, выходит в систему по патрубку 5.
Теплоноситель трубного пространства поступает через патрубок 4 в камеру 13. Далее теплоноситель проходит через теплообменные трубы 7 трубного пучка в камеру 15 и выходит по патрубку 2.
При возникновении температурных расширений, трубная решетка 9 перемещается вертикально «скользя» по направляющему кольцу 16.
При ухудшении тепло-гидравлических характеристик, потери плотности между трубным и межтрубным пространством, крышки 17 и 18 снимают и проводят ремонт теплообменника, путем глушения дефектных труб 7. Допустимое количество труб 7 для глушения определяется тепло-гидравлическим расчетом.
От межпрокладочного пространства 23 к штуцерам 21 и 22 ведут каналы. Штуцеры 21 и 22 присоединяют к контрольно-измерительным приборам (на чертежах не показаны), которые служат для контроля плотности и герметичности фланцевого соединения.