ВОДЯНОЙ КОЖУХОТРУБНЫЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ

Настоящее устройство относится к рекуперативным теплообменным аппаратам, а именно к кожухотрубным подогревателям, в которых нагреваемой среде передается тепловой поток от горячей воды.
Из предшествующего уровня техники известен кожухотрубный подогреватель воды (типа ПВ или ВВП), каждая секция которого содержит кожух (корпус) с патрубками подвода и отвода среды, циркулирующей в межтрубном пространстве, трубный пучок, переднюю и заднюю камеры трубного пространства с патрубками подвода и отвода среды, циркулирующей в трубах, отличающийся тем, что корпуса секций имеют обечайки, выполненные из стандартных труб диаметром от 57 до 325 мм, а трубный пучок скомпонован из прямых гладких или профилированных кольцевой накаткой латунных труб диаметром 16×1 мм, закрепленных в трубных решетках вальцовкой, в межтрубном пространстве установлены поперечные перегородки, в определенной мере закручивающие поток теплоносителя, в трубном пространстве каждой из соединяемых секций реализован только один трубный ход, в подогревателе может быть одна или несколько последовательно соединенных с помощью сварных или цельнолитых калачей с фланцами секций (ГОСТ 27590-88 и ТУ 4933-002-57728543-2006).
3
Недостатками данного технического решения являются недостаточная компактность теплообменного аппарата, что связано с большим диаметром труб и ограничениями по диаметру обечайки кожуха, требующих применения многосекционных конструкций, низкая ремонтопригодность, значительные дополнительные гидравлические и тепловые потери на калачах и переходах, а также недостаточно высокие передаваемые тепловые потоки и невысокий по современным меркам теплосъем с 1 м габаритного объема. Размещение таких аппаратов требует больших объемов и площадей помещений.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является подогреватель водоводяной разборный типа ПВВР (Лыгин П.А. Новая конструкция кожухотрубных водоводяных теплообменников // Новости теплоснабжения, №11, 2004 г., с.50-53.). Корпус этого аппарата выполнен из серийно изготавливаемых труб диаметром от 114 до 630 мм, все подогреватели номенклатурного ряда имеют единую рабочую длину труб, равную 2000 мм. Трубный пучок состоит из двух стальных трубных решеток с завальцованными в них прямыми латунными трубками диаметром 16×1 мм. Аппарат по движению жидкости в трубном пространстве является двухходовым, что позволяет повысить скорость воды до 2 м/сек. Рассматриваемый теплообменный аппарат представляет собой кожухотрубный теплообменник горизонтального типа (фиг.1), основными узлами которого являются съемные передняя и задняя водяные камеры 1 и 4, корпус 2, трубный пучок 3 и съемная крышка корпуса 5. Передняя и задняя водяные камеры выполнены разъемными. Передняя водяная камера выполняет роль распределительной, задняя - поворотная. Задняя камера плавающая, чем обеспечивается надежная компенсация температурных удлинений труб. Передняя водяная камера крепится к корпусу с помощью фланцевого разъема, задняя водяная камера крепится к трубной решетке с помощью специальных зажимов. К особенностям конструкции трубного пучка можно отнести применение поперечных сегментных перегородок совместно с продольной, что делает движение жидкости в межтрубном пространстве многоходовым и поперечно-продольным, при этом скорость воды достигает 1,2-1,5 м/сек. Еще одной отличительной особенностью конструкции трубной системы является применение как гладких латунных труб, так и труб с профильной накаткой.
Недостатками данного технического решения являются недостаточно высокая компактность изделия, что связано с применением теплообменных труб диаметром 16×1 мм, а не труб меньшего диаметра, чрезмерно высокие скорости воды в трубах и межтрубном пространстве, что нейтрализует эффект интенсификации теплоотдачи вследствие накатки труб. Высокие скорости теплоносителей, особенно в межтрубном пространстве аппаратов ПВВР, снижают срок службы подогревателя вследствие эрозионного износа материалов, могут вызвать вибрацию труб, наличие поперечных перегородок не сможет предотвратить уменьшение их срока службы. Плавающая трубная решетка нужна не всегда - для многих условий эксплуатации компенсацию температурного удлинения труб можно получить менее затратным способом. Одновременное применение поперечных сегментных и продольной перегородки в межтрубном пространстве существенно увеличивает гидравлическое сопротивление этого пространства, тем более при высоких скоростях теплоносителей. Латунные трубы имеют невысокий ресурс.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение заключается в расширении арсенала технического использования теплообменного аппарата в данной области, а также повышения надежности и теплогидравлических и массогабаритных характеристик изделия.
Данная задача достигается за счет того, что заявленный водяной кожухотрубный подогреватель, характеризуется тем, что его трубный пучок включает в себя трубы диаметром 12×1 или 12×0,8 мм, профилированные кольцевой накаткой, закрепленные в трубных решетках сваркой, одну продольную перегородку в межтрубном пространстве, а конструкция кожуха и расположение патрубков подвода и отвода теплоносителей, сгруппированных в районе передней трубной решетки, обеспечивает наибольшее удобство обвязки и эксплуатации подогревателя.
Корпус водяного кожухотрубного подогревателя может быть изготовлен из сварной тонкостенной обечайки с приваренным к ней в районе задней трубной решетки кольцевым мембранным компенсатором температурного удлинения труб, изготовленными из стали, патрубками подвода и отвода среды, циркулирующей в межтрубном пространстве, а трубный пучок, может быть скомпонован из профилированных кольцевой накаткой труб диаметром 12×1 мм или 12×0,8 мм, закрепленных в трубных решетках сваркой, в межтрубном пространстве может быть установлена одна разделяющая трубный пучок на две равные части продольная перегородка, начинающаяся от передней трубной решетки и не доходящая до задней трубной решетки, а в трубном пространстве с помощью перегородок в полости камер трубного пространства может быть реализовано от одного до четырех трубных ходов. Для повышения реализуемых тепловых потоков отдельные подогреватели могут быть объединены в блоки с последовательным, параллельным и последовательно-параллельным соединением потоков теплоносителей и их можно рассматривать как одну секцию в блочной конструкции.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является уменьшение гидравлического сопротивления межтрубного пространства, повышение компактности и вследствие этого расширение возможностей применения аппарата в стесненных помещениях, повышение надежности (безотказности, долговечности, ремонтопригодности) и простоты эксплуатации вследствие неразборной конструкции межтрубного пространства и повышения жесткости труб с накатанными канавками-выступами, интенсификация теплоотдачи в межтрубном пространстве и в трубах с помощью профилирования труб кольцевой накаткой при скоростях теплоносителя не более 0,5 м/с.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - подогреватель водоводяной разборный типа ПВВР;
на фиг.2 - водяной кожухотрубный подогреватель, имеющий совокупность признаков заявляемой полезной модели.
Водяной кожухотрубный подогреватель, изображенный на фиг.2, включает корпус 2 с патрубками 6 подвода и отвода теплоносителя, циркулирующего в межтрубном пространстве, трубный пучок 3, скомпонованный из труб, профилированных винтовой накаткой и закрепленных в трубных решетках 4, переднюю (на фиг.2 не видно) и заднюю 5 камеры трубного пространства подогревателя, причем на крышке передней камеры установлены патрубки 1 подвода и отвода теплоносителя, циркулирующего в трубах.
Устройство работает следующим образом. Теплоноситель 1 поступает в межтрубное пространство, входит в контакт с трубами и поворачивает в сторону задней камеры на угол 90°, омывая трубы продольно. В районе задней трубной решетки, не доходя до нее, продольная перегородка заканчивается, и поток теплоносителя, поперечно омывая трубы, разворачивается на 180° и движется к патрубку выхода теплоносителя 1 из межтрубного пространства, омывая трубы продольно. В зависимости от принятого конструктором решения теплоноситель 1 может нагреваться за счет теплоты, передаваемой теплоносителем 2 в трубах, или, наоборот, охлаждаться, передавая теплоносителю 2 свою теплоту через стенки труб. Теплоноситель 2 входит в трубы через патрубок 1, проходит внутри труб половины трубного пучка, охлаждаясь или нагреваясь (см. выше), поворачивает на 180° в задней (поворотной) камере, входит в трубы оставшейся половины трубного пучка, продолжая нагреваться или охлаждаться, и выходит через патрубок выхода теплоносителя 2 из подогревателя. В результате на большей части участков теплообменного аппарата реализуется наиболее эффективная схема тока теплоносителей - противоток.