ВОЗДУХООХЛАЖДАЕМЫЙ КОНДЕНСАТОР С ПЕРЕОХЛАДИТЕЛЕМ КОНДЕНСАТА

Полезная  модель  относится  к оборудованию, применяемому  в  энергетике, в частности в энергокомплексах на органическом цикле Ренкина, нефтяной, газовой, химической, металлургической, холодильной и других отраслях  промышленности. Воздухоохлаждаемый конденсатор предназначен для конденсации паров и  переохлаждения  конденсата различных рабочих тел.
Из теории охлаждения известно, что удельная холодопроизводительность на единицу массы хладагента увеличивается, если жидкий хладагент, выходящий из конденсатора, подвергается переохлаждению (Рой Дж. Доссат «Основы холодильной техники», Москва, изд. «Легкая и пищевая промышленность», 1984 г. с.116-118).
3
Переохлаждение  конденсата рабочего тела  на  выходе  из  воздушного конденсатора увеличивает  кавитационный  запас  насосов в  энергокомплексах  на  органическом  цикле Ренкина, что позволяет снизить геометрический подпор на  всасе  насоса  и  повышает  надежность  его работы  на  переменных  режимах, что  особенно  актуально  для  получивших  широкое  распространение  энергокомплексов с применением  в  качестве рабочих  тел производных  пентана, которые  имеют плотность около 600 кг/м.
Из существующего  уровня техники известен переохладитель жидкого хладагента холодильной установки, включающий контур хладагента и контур хладоносителя, отличающийся тем, что переохладитель хладагента выполнен в виде орошаемого газожидкостного теплообменника с побудителем расхода воздуха, установленным над газожидкостным теплообменником, при этом контур жидкого хладагента выполнен оребренным, а контур хладоносителя выполнен разомкнутым, в состав которого входят ороситель, установленный между побудителем расхода воздуха и оребренным контуром хладагента, поддон для сбора хладоносителя, установленный под оребренным контуром хладагента, поддон гидравлически связан побудителем расхода хладоносителя с оросителем и снабжен датчиком и регулятором уровня хладоносителя, гидравлически связанным с системой внешнего водоснабжения, в качестве хладоносителя выбрана вода, при этом организовано встречное направление потоков воздуха и капельного хладоносителя из оросителя (RU 151158U1 опубликовано 20.03.2015).
Недостатками  данного  технического  решения  являются:
Необходимость применения  отдельной  секции  переохладителя, что  усложняет  гидравлическую  схему  установки;
Необходимость орошения  переохладителя внешним хладоносителем, что требует  организации дополнительного контура циркуляции;
Орошение  внешним  хладоносителем  в  потоке  воздуха  неизбежно  приведет  к  уносу  и  загрязнению  хладоносителя, что потребует  периодической  подпитки  контура  и  замены хладоносителя.
Из существующего уровня техники известен  конденсатор с воздушным охлаждением,  характеризующийся  тем, что  он  включает верхнюю крышку паровой камеры с патрубком подвода пара рабочего тела, приваренную к верхней трубной доске и разделительной стенке паровой камеры; нижнюю  крышку паровой камеры с продувочным  штуцером, приваренную к верхней трубной доске и разделительной стенке паровой камеры; вваренные в трубные доски теплообменные  радиаторы, установленные с уклоном в сторону слива конденсата и состоящие из многоканальных  плоскоовальных труб, имеющих две плоские стенки с припаянным оребрением в виде алюминиевой гофры, соединительные элементы в виде полуколец, и внутренние перегородки, причем две перегородки имеют увеличенную по отношению к остальным толщину и образуют три хода рабочего тела с уменьшением проходного сечения от первого хода к третьему; верхнюю крышку конденсатной камеры с патрубком отвода конденсата  рабочего тела, приваренную к нижней  трубной доске и разделительной стенке конденсатной  камеры;  нижнюю крышку конденсатной камеры  с продувочным  штуцером, приваренную к нижней  трубной доске и разделительной стенке конденсатной  камеры, причем в  нижних точках  разделительной стенки конденсатной  камеры  выполнены отверстия для перетока конденсата рабочего тела (RU184379U1 опубликовано  24.10.2018 г.).
Недостатками  данного  технического  решения  являются:
Направление движения пара в вертикальной плоскости  требует применения  высоких опорных конструкций, особенно для конденсаторов с большим расходом пара;
Невозможно глубоко переохладить конденсат.
Задачей, для решения которой предназначена заявляемая полезная модель,  является  создание  простой  в  изготовлении конструкции  конденсатора с воздушным охлаждением, которая  обеспечит выравнивание скоростей пара по ходу движения рабочего тела, переохлаждение конденсата, возможность  слива  конденсата и эффективной  продувки  внутренних полостей  для  удаления  остатков  рабочего тела  при  ремонте  теплообменника.
Данная задача решается за счет того, что  воздухоохлаждаемый конденсатор с переохладителем конденсата включает приваренную к входной трубной доске, установленной под углом  к вертикали, крышку входной камеры с приваренными к ней: патрубком подвода пара рабочего тела, поперечными и продольными перегородками, образующими следующие камеры: выходную камеру перепуска пара, входную камеру первого хода пара, расположенную под выходной камерой перепуска пара, входную камеру второго хода пара, расположенную под входной камерой первого хода пара, канал отвода пара из камеры перепуска во входную камеру второго хода пара  и поворотную камеру переохладителя конденсата, расположенную под входной камерой второго хода пара; приваренную к выходной трубной доске, имеющей тот же наклон  к вертикали, что и входная трубная доска,  крышку выходной камеры с приваренными к ней: патрубком отвода  конденсата из выходной камеры второго хода пара, имеющим внутренний диаметр не менее половины высоты выходной камеры второго хода пара, в который  вварен патрубок отвода конденсата из выходной камеры второго хода переохладителя, поперечными и продольными перегородками, образующими следующие камеры: выходную камеру первого хода пара, выходную камеру второго хода пара, расположенную под выходной камерой первого хода пара, канал отвода конденсата из выходной камеры первого хода пара во входную камеру первого хода переохладителя, расположенную под выходной камерой второго хода пара, выходную камеру  второго хода переохладителя, расположенную под входной камерой переохладителя; узел перепускного дросселя между входной камерой  второго хода пара и поворотной камерой переохладителя, состоящий  из штуцера с наружной и внутренней резьбами, вваренного в отверстие крышки входной камеры таким образом, что диаметр отверстия штуцера лежит на плоскости перегородки между поворотной камерой переохладителя конденсата  и входной камерой  второго хода пара, навинченной на штуцер  крышки  с  уплотнительным  кольцом, ввинченной внутрь штуцера круглой  гайкой с глухими отверстиями под съемный инструмент, которая прижимает к  перегородке поворотной камеры  пакет  из дроссельной  шайбы  с бортом на верхней плоскости, двумя  отверстиями, расположенными по обе стороны от перегородки, и пазом в  нижней плоскости, фигурной  шайбы, насаженной пазом на перегородку, имеющей  выступ, вставленный в паз дроссельной шайбы, и два отверстия по обе стороны от перегородки, в которые вставлены  сетчатые  фильтры; узел перепускного дросселя между входной камерой первого хода переохладителя  и выходной камерой  второго хода переохладителя, состоящий  из штуцера с наружной и внутренней резьбами, вваренного в отверстие крышки выходной камеры таким образом, что диаметр отверстия штуцера лежит на плоскости перегородки между первым и вторым ходами переохладителя, навинченной на штуцер  крышки  с  уплотнительным  кольцом, ввинченной внутрь штуцера круглой  гайкой с глухими отверстиями под съемный инструмент, которая прижимает к  перегородке между первым и вторым ходом переохладителя  пакет  из дроссельной  шайбы  с бортом на верхней плоскости, двумя  отверстиями, расположенными по обе стороны от перегородки, и пазом в  нижней плоскости, фигурной  шайбы, насаженной пазом на перегородку, имеющей  выступ, вставленный в паз дроссельной шайбы, и два отверстия по обе стороны от перегородки, в которые вставлены  сетчатые  фильтры;  установленный с уклоном в сторону слива конденсата охлаждаемый с наружной стороны воздухом  пучок теплообменных  труб,  приваренных к входной и выходной трубным доскам таким образом, чтобы ширина входной трубной доски была больше ширины трубного пучка на ширину канала перепуска пара, с учетом обеспечения размера под крепление входной крышки, и ширина выходной трубной доски была больше ширины трубного пучка на ширину канала отвода конденсата с учетом обеспечения размера под крепление выходной крышки; приваренные  к  верхним  частям  трубных досок перепускные трубы, также установленные с уклоном в сторону слива конденсата.
Входная и выходная трубные доски могут быть установлены вертикально.
Крышка входной камеры и входная трубная доска могут иметь фланцы и соединены резьбовыми соединениями.
Крышка выходной камеры и выходная трубная доска могут иметь фланцы и соединены резьбовыми соединениями.
Теплообменные трубы  могут быть соединены  с  входной  и  выходной  трубной  досками  посредством развальцовки.
Теплообменные трубы  могут быть соединены  с  входной  и  выходной  трубной  досками  посредством развальцовки с последующей обваркой.
В крышку выходной камеры  может быть вварен  штуцер  отвода  неконденсирующихся газов  из  выходной камеры второго хода пара.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является  энергоэффективная, ремонтопригодная и надежная в эксплуатации конструкция воздухоохлаждаемого конденсатора с двухходовым движением пара, которая обеспечивается за счет уменьшения  проходного сечения второго хода пара по отношению к первому, наличия двухходового переохладителя  конденсата и установки узлов  перепускных  дросселей, позволяющих дренировать внутренние  полости  за  счет  самотека  жидкости.
Сущность  полезной  модели  поясняется  чертежами (Фигура 1, Фигура 2, Фигура 3), на  которых  изображен  конденсатор с воздушным охлаждением.
Воздухоохлаждаемый конденсатор с переохладителем конденсата включает приваренную к входной трубной доске 1, установленной под углом  к вертикали, крышку входной камеры 2 с приваренными к ней: патрубком подвода пара рабочего тела 3, поперечными и продольными перегородками, образующими следующие камеры: выходную камеру перепуска пара 4, входную камеру первого хода пара 5, расположенную под выходной камерой перепуска пара 4, входную камеру второго хода пара 6, расположенную под входной камерой первого хода пара 5, канал отвода пара 7 из камеры перепуска 4 во входную камеру второго хода пара 6  и поворотную камеру переохладителя конденсата 8, расположенную под входной камерой второго хода пара 6; приваренную к выходной трубной доске 9, имеющей тот же наклон  к вертикали, что и входная трубная доска 1,  крышку выходной камеры 10 с приваренными к ней: патрубком отвода  конденсата 11 из выходной камеры второго хода пара 12, имеющим внутренний диаметр не менее половины высоты выходной камеры второго хода пара 12, в который  вварен патрубок отвода конденсата 13 из выходной камеры второго хода переохладителя 14, поперечными и продольными перегородками, образующими следующие камеры: выходную камеру первого хода пара 15, выходную камеру второго хода пара 12, расположенную под выходной камерой первого хода пара 15, канал отвода конденсата 16 из выходной камеры первого хода пара 15 во входную камеру первого хода переохладителя 17, расположенную под выходной камерой второго хода пара 12, выходную камеру  второго хода переохладителя 14, расположенную под входной камерой переохладителя 17; узел перепускного дросселя 18 между входной камерой  второго хода пара 6 и поворотной камерой переохладителя 8, состоящий  из штуцера 19 с наружной и внутренней резьбами, вваренного в отверстие крышки входной камеры 2 таким образом, что диаметр отверстия штуцера 19 лежит на плоскости перегородки между поворотной камерой переохладителя конденсата 8 и входной камерой  второго хода пара 6, навинченной на штуцер 19 крышки 20  с  уплотнительным  кольцом 21, ввинченной внутрь штуцера 19 круглой  гайки 22 с глухими отверстиями под съемный инструмент, которая прижимает к  перегородке  пакет  из дроссельной  шайбы 23 с бортом на верхней плоскости, двумя  отверстиями, расположенными по обе стороны от перегородки, и пазом в  нижней плоскости, фигурной  шайбы 24, насаженной пазом на перегородку, имеющей  выступ, вставленный в паз дроссельной шайбы 23, и два отверстия по обе стороны от перегородки, в которые вставлены  сетчатые  фильтры 25; узел перепускного дросселя 26 между входной камерой первого хода переохладителя 17 и выходной камерой  второго хода переохладителя 14, состоящий  из штуцера 19 с наружной и внутренней резьбами, вваренного в отверстие крышки выходной камеры 10 таким образом, что диаметр отверстия штуцера 19 лежит на плоскости перегородки между входной камерой первого хода переохладителя 17 и выходной камерой  второго хода переохладителя 14, навинченной на штуцер  19 крышки  20 с  уплотнительным  кольцом 21, ввинченной внутрь штуцера круглой  гайки 22 с глухими отверстиями под съемный инструмент, которая прижимает к  перегородке между первым и вторым ходом переохладителя  пакет  из дроссельной  шайбы  23 с бортом на верхней плоскости, двумя  отверстиями, расположенными по обе стороны от перегородки, и пазом в  нижней плоскости, фигурной  шайбы 24, насаженной пазом на перегородку, имеющей  выступ, вставленный в паз дроссельной шайбы 22, и два отверстия по обе стороны от перегородки, в которые вставлены  сетчатые  фильтры 25;  установленный с уклоном в сторону слива конденсата, охлаждаемый с наружной стороны воздухом  пучок теплообменных  труб 27,  приваренные к входной 1 и выходной 9 трубным доскам таким образом, чтобы ширина входной трубной доски 1 была больше ширины трубного пучка 27 на ширину канала канал отвода пара 7, с учетом обеспечения размера под крепление крышку входной камеры 2, и ширина выходной трубной доски 9 была больше ширины трубного пучка 27 на ширину канал отвода конденсата 16 с учетом обеспечения размера под крепление крышки выходной камеры 10; приваренные  к  верхним  частям  трубных досок перепускные трубы 28, также установленные с уклоном в сторону слива конденсата.
Конденсатор с воздушным охлаждением работает следующим образом.
Пар рабочего тела через патрубок 3 подается во входную камеру первого хода пара 5, далее  в пучок теплообменных труб 26, закрепленных во входной трубной доске 1. В теплообменных трубах  первого хода, охлаждаемых с наружной стороны атмосферным воздухом, конденсируется до 80% массового расхода  пара. Конденсат рабочего тела  стекает по наклонным трубам  в  выходную камеру первого хода пара 15, далее  через канал отвода конденсата 16  во входную камеру первого хода переохладителя 17. Высоту  выходной камеры второго хода пара 12  и уклон теплообменных труб 26  подбирают  так, чтобы  гидростатическое давление столба жидкости в канале 16 обеспечивало проток конденсата в  поворотную камеру переохладителя конденсата 8 и далее в выходную камеру  второго хода переохладителя 14. При движении в  теплообменных трубах  конденсат  охлаждается  воздухом, омывающим  трубы  с  наружной  стороны. Небольшой  расход  конденсата постоянно  перетекает  из входной камеры первого хода переохладителя 17  в выходную камеру  второго хода переохладителя 14  через  узел перепускного дросселя  18, а  также  из  поворотной камеры переохладителя конденсата 8  во входную камеру второго хода пара 6  через  узел перепускного дросселя 25. Диаметры  отверстий  в  дроссельных  шайбах  22  подбирают  таким  образом, чтобы  общий  расход  через  узлы  перепускных  дросселей 18 и 25  составлял  не  более 1%  от  расхода  конденсата  через  переохладитель.
Несконденсировавшийся пар  из  выходной камеры первого хода пара 15  через  перепускные трубы 28  поступает  в  выходную камеру перепуска пара 4 и далее  по каналу отвода пара 7  во  входную камеру второго хода пара 6. Из  камеры 6  пар  движется  в  теплообменные  трубы, охлаждаемые  наружной  стороны воздухом. Площадь проходного  сечения  трубного  пучка  второго  хода  пара уменьшена  по  отношению  к соответствующей площади  первого  хода, что  обеспечивает  необходимую  для  эффективного  теплообмена  входную  скорость  потока.
Конденсат  из  второго хода  стекает  по  наклонным трубам  в   выходную камеру второго хода пара 12  и далее  в   патрубок отвода  конденсата 11. В  связи  с  тем, что  диаметр  патрубка 11 достаточно  большой    жидкость  в  нем  течет  по  стенкам, не  перекрывая  полностью  сечение канала. В месте  присоединения к патрубку 11 патрубка отвода конденсата 13 из выходной камеры второго хода переохладителя 14  под  действием  разности  давлений происходит  разрыв  потоков  и  последующее  смешение конденсата  из  второго  хода  и  переохладителя.
При  прекращении  подачи  пара  в  конденсатор остаточная  жидкость  удаляется  из  теплообменника  самотеком  за  счет  уклона теплообменных  труб 27  и перепускных труб 28, при  этом  входная камера первого хода переохладителя 17  дренируется  в  выходную камеру второго хода переохладителя 14  через   узел перепускного дросселя  25.
При  запуске  конденсатора  заполнение  первого  хода  переохладителя  происходит  с  вытеснением пара через  узел перепускного дросселя 18.
При  выполнении  регламентных  работ  узлы  перепускных  дросселей  18  и  25  могут  быть  проинспектированы для  чего  достаточно на  каждом  узле открутить последовательно крышку  20, гайку 22, далее  вынуть дроссельную  шайбу  23  и   фигурную  шайбу 24 с фильтрами 25. После  очистки деталей и промывки фильтров  25  узлы  собираются  в  обратном  порядке.