RU176311U1

RU176311U1 - HEAT EXCHANGER

Info

Publication number: RU176311U1
Application number: RU2017103057U
Authority: RU
Inventors: Иван Викторович Найден
Original assignee: Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод "ЗиО-Подольск" (ПАО "ЗиО-Подольск")
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2018-01-16

Abstract

Полезная модель предназначена для применения в области теплоэнергетики, в частности в подогревателях низкого и высокого давления, а также может быть использована в других отраслях, изготавливающих или использующих теплообменное оборудование, рассчитанное на осуществление пароконденсатных режимов. Теплообменник выполнен в виде корпуса с патрубками подвода пара и отвода конденсата с заключенной в корпус вертикальной трубной системой, состоящей из пучков трубчатых элементов и включающей блок теплообмена и блок охлаждения конденсата, объединенных в пару и соединенных через перфорированную часть камеры питательной жидкости, которая в свою очередь разделена на входную и выходную части, отличающийся тем, что камера питательной жидкости выполнена меньшим диаметром, чем корпус теплообменника, и имеет радиальную перфорацию сферической части для закрепления трубчатых элементов и частично или полностью заключена в корпус теплообменника.The utility model is intended for use in the field of heat engineering, in particular in low and high pressure heaters, and can also be used in other industries that manufacture or use heat exchange equipment designed for steam condensate operation. The heat exchanger is made in the form of a casing with steam supply and condensate drain pipes with a vertical pipe system enclosed in the casing, consisting of bundles of tubular elements and including a heat exchange unit and a condensate cooling unit, paired and connected through the perforated part of the nutrient fluid chamber, which in turn divided into input and output parts, characterized in that the nutrient fluid chamber is made smaller in diameter than the heat exchanger body, and has a radial perforation of a spherical parts for securing the tubular elements and partially or completely enclosed in a heat exchanger housing.

Description

Полезная модель предназначена для применения в области теплоэнергетики, в частности в подогревателях низкого и высокого давления, а также может быть использована в других отраслях, изготавливающих или использующих теплообменное оборудование, рассчитанное на осуществление пароконденсатных режимов.The utility model is intended for use in the field of heat engineering, in particular in low and high pressure heaters, and can also be used in other industries that manufacture or use heat exchange equipment designed for steam condensate operation.

Известна конструкция теплообменника, включающая 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 сторон, причем трубная доска с паровой стороны выполнена выпуклой (патент на полезную модель РФ №123498 МПК F22D 1/32, опубл. 27.12.12). Недостатками данного теплообменника являются: высокие массогабаритные характеристики водяной камеры (из-за большого диаметра водяной камеры равного диаметру корпуса); разная глубина перфорации трубной доски, усложняющая процесс вальцовки и (или) гидрораздачи теплообменных труб.A known design of a heat exchanger, including a housing with nozzles for supplying steam and removing condensate of heating steam, a heat exchange surface, a water chamber with nozzles for supplying and removing water, a tube plate with grooves on the steam and water sides, moreover, the tube plate on the steam side is convex (patent for useful RF model No. 123498 IPC F22D 1/32, publ. 12/27/12). The disadvantages of this heat exchanger are: high weight and size characteristics of the water chamber (due to the large diameter of the water chamber equal to the diameter of the housing); different depths of perforation of the tube plate, complicating the process of rolling and (or) hydraulic distribution of heat transfer tubes.

Известен также кожухотрубный теплообменник, включающий распределительную камеру, разделенную перегородкой на входную и выходную полости и ограниченную корпусом с патрубками подвода-отвода нагреваемой среды и одной или несколькими трубными решетками с отверстиями для соединения теплообменных трубок, а также присоединенный к трубной решетке кожух теплообменника, охватывающий пучок теплообменных трубок, с патрубками подвода и отвода греющей среды, трубную решетку, выполненную полусферической выпуклой в сторону среды с меньшим давлением, неперфорированную часть трубной решетки, выполненную с выступом для подсоединения кожуха теплообменника, причем выступ образован кольцевой выточкой, причем распределительная камера со стороны нагреваемой среды выполнена в виде сферы (патент РФ №2215961, МПК F28D 1/00, F28D 7/16, опубл. 10.11.2003). Недостатками данного теплообменника являются: высокие массогабаритные характеристики водяной камеры (из-за большого диаметра водяной камеры, который равен диаметру корпуса); разная глубина перфорации трубной доски, усложняющая процесс вальцовки и (или) гидрораздачи теплообменных труб.A shell-and-tube heat exchanger is also known, including a distribution chamber divided by a partition into the inlet and outlet cavities and bounded by a housing with nozzles for supplying and discharging a heated medium and one or more tube sheets with openings for connecting heat transfer tubes, and a heat exchanger casing connected to the tube sheet, covering the beam heat exchange tubes, with nozzles for supplying and discharging a heating medium, a tube sheet made hemispherical convex towards the medium with a lower pressure it, the non-perforated part of the tube sheet made with a protrusion for connecting the heat exchanger casing, and the protrusion is formed by an annular groove, and the distribution chamber on the side of the heated medium is made in the form of a sphere (RF patent No. 2215961, IPC F28D 1/00, F28D 7/16, publ. . 10.11.2003). The disadvantages of this heat exchanger are: high weight and size characteristics of the water chamber (due to the large diameter of the water chamber, which is equal to the diameter of the housing); different depths of perforation of the tube plate, complicating the process of rolling and (or) hydraulic distribution of heat transfer tubes.

Данное техническое решение как наиболее близкое по технической сущности и достигаемому результату выбрано за прототип.This technical solution as the closest in technical essence and the achieved result is selected as a prototype.

Полезная модель направлена на решение проблемы - повышение массогабаритных характеристик аппарата при сохранении возможности эксплуатации в широком диапазоне параметров.The utility model is aimed at solving the problem - increasing the overall dimensions of the apparatus while maintaining the possibility of operation in a wide range of parameters.

Техническая проблема в заявленной полезной модели решается тем, что теплообменник выполнен в виде корпуса с патрубками подвода пара и отвода конденсата с заключенной в корпус вертикальной трубной системой, состоящей из пучков трубчатых элементов и включающей блок теплообмена и блок охлаждения конденсата, объединенных в пару и соединенных через перфорированную часть камеры питательной жидкости, которая в свою очередь разделена на входную и выходную части, при этом камера питательной жидкости выполнена меньшим диаметром, чем корпус теплообменника, имеет радиальную перфорацию сферической части для закрепления трубчатых элементов и частично или полностью заключена в корпус теплообменника.The technical problem in the claimed utility model is solved in that the heat exchanger is made in the form of a housing with steam supply and condensate branch pipes with a vertical pipe system enclosed in the housing, consisting of bundles of tubular elements and including a heat exchange unit and a condensate cooling unit, paired and connected through the perforated part of the chamber of the nutrient fluid, which in turn is divided into input and output parts, while the chamber of the nutrient fluid is made smaller in diameter than the body heat The heat exchanger has radial perforation of the spherical part for fixing the tubular elements and is partially or completely enclosed in the heat exchanger body.

Полезная модель иллюстрируется рисунком продольного разреза теплообменника - фиг. 1.The utility model is illustrated by a longitudinal sectional diagram of a heat exchanger - FIG. one.

Теплообменник включает корпус 1, с патрубками подвода пара 5, отвода конденсата 7, в зависимости от назначения теплообменника на корпусе могут быть установлены и другие патрубки (вход конденсата, вход неконденсирующихся газов), распределительная водяная камера 2, выполненная в виде сферы, имеющая перегородку разделяющую камеру на входную и выходную часть, перфорацию сферической части для закрепления трубчатых элементов имеющих перевернутый U-образный профиль, или П-образный профиль, или профиль со множеством перегибов, водяная камера частично или полностью заключена в корпус теплообменника, с патрубками входа 4 и выхода 3 нагреваемой жидкости, на камере установлен люк-лаз 6, трубная система 8 имеет встроенный охладитель пара (при необходимости), встроенный охладитель конденсата (при необходимости) с направляющими перегородками, охладитель пара и охладитель конденсата имеют кожухи, при необходимости кожухи может быть выполнен по всей длине теплообменной поверхности.The heat exchanger includes a housing 1, with nozzles for supplying steam 5, condensate drain 7, depending on the purpose of the heat exchanger, other nozzles can also be installed on the housing (condensate inlet, non-condensable gas inlet), distribution water chamber 2 made in the form of a sphere having a partition separating the camera on the input and output part, the perforation of the spherical part for fixing tubular elements having an inverted U-shaped profile, or a U-shaped profile, or a profile with many bends, the water chamber is often it is completely or completely enclosed in the heat exchanger housing, with nozzles for the inlet 4 and outlet 3 of the heated fluid, a manhole 6 is installed on the chamber, the pipe system 8 has an integrated steam cooler (if necessary), a built-in condensate cooler (if necessary) with guide baffles, a cooler steam and condensate cooler have casings; if necessary, casings can be made along the entire length of the heat exchange surface.

Полезная модель иллюстрируется чертежом фиг. 1.The utility model is illustrated in FIG. one.

Теплообменник работает следующим образом. Поток нагреваемой жидкости через патрубок 4 поступает во входную часть камеры 2, из камеры поступает в трубную систему 8, где нагревается за счет охлаждения конденсата пара. Далее ее нагрев в трубной системе происходит за счет конденсации пара в зоне конденсации и за счет перегретого пара в зоне охладителя пара. Нагретая жидкость поступает в выходную часть камеры 2 и через патрубок 3 выводится из теплообменника. Поток греющего пара поступает в охладитель пара (при необходимости) через патрубок 5, установленный на корпусе 1. После охладителя пара пар поступает на трубчатые элементы поверхности теплообмена в зону конденсации. С этой поверхности конденсат греющего пара стекает на уровень конденсата. Величина нормального уровня поддерживается в расчетном положении регулирующим клапаном, устанавливаемым на трубопроводе за патрубком 7 выхода конденсата пара из охладителя конденсата. При противоточном движении в охладителе конденсата конденсат омывает трубчатые элементы поверхности теплообмена, охлаждается и выводится через патрубок 7. Весь охладитель конденсата находится под уровнем конденсата, что исключает проникновение в его внутреннее пространство греющего пара, которое могло бы привести к гидроударам и разрушению охладителя. Кроме того, возникновение незначительных неплотностей в сварных соединениях кожуха охладителя, хотя и ухудшает его работу, не вызывает необходимости срочного отключения из работы всего теплообменника. Расположение всего охладителя под уровнем конденсата исключает контакт охлаждаемого конденсата через стенки кожуха с охлаждаемым паром.The heat exchanger operates as follows. The flow of heated fluid through the pipe 4 enters the inlet of the chamber 2, from the chamber enters the pipe system 8, where it is heated by cooling the steam condensate. Further, its heating in the pipe system occurs due to condensation of steam in the condensation zone and due to superheated steam in the zone of the steam cooler. The heated liquid enters the outlet of the chamber 2 and through the pipe 3 is discharged from the heat exchanger. The flow of heating steam enters the steam cooler (if necessary) through a pipe 5 mounted on the housing 1. After the steam cooler, the steam enters the tubular elements of the heat exchange surface into the condensation zone. From this surface, the condensate of the heating steam flows to the condensate level. The value of the normal level is maintained in the calculated position by a control valve installed on the pipe behind the pipe 7 for the exit of steam condensate from the condensate cooler. During countercurrent movement in the condensate cooler, the condensate washes the tubular elements of the heat exchange surface, is cooled and discharged through the pipe 7. The entire condensate cooler is below the condensate level, which excludes the penetration of heating steam into its internal space, which could lead to water hammer and destruction of the cooler. In addition, the occurrence of minor leaks in the welded joints of the cooler casing, although it worsens its operation, does not necessitate an urgent shutdown of the entire heat exchanger from operation. The location of the entire cooler below the condensate level eliminates contact of the cooled condensate through the walls of the casing with the cooled steam.

Основная масса теплообменника сосредоточена в водяной камере для камерного ПВД, это до 50% и более его массы, так как в прототипе сферическая камера большего диаметра, она будет массивней не только из-за больших габаритов, но и из-за большей площади внутренней поверхности, которая из-за увеличения нагрузки на стенку от действия давления приводит к увеличению толщины стенки с увеличением диаметра камеры. Радиальная перфорация камеры для закрепления теплообменных труб позволяет использовать камеру меньшего размера, чем корпус теплообменника, что в свою очередь приводит к снижению массы.The bulk of the heat exchanger is concentrated in the water chamber for chamber LDPE, this is up to 50% or more of its mass, since in the prototype a spherical chamber of larger diameter, it will be massive not only because of its large dimensions, but also because of the larger internal surface area, which, due to an increase in the load on the wall due to pressure, leads to an increase in wall thickness with an increase in the diameter of the chamber. Radial perforation of the chamber for securing the heat exchanger tubes allows the use of a smaller chamber than the heat exchanger body, which in turn leads to a reduction in mass.

Таким образом, техническая проблема - повышение массогабаритных характеристик аппарата при сохранении возможности эксплуатации в широком диапазоне параметров полностью достигнута.Thus, the technical problem - increasing the overall dimensions of the apparatus while maintaining the possibility of operation in a wide range of parameters is fully achieved.

Данное техническое решение позволят кроме снижения массогабаритных характеристик на 25% также создать конструкцию теплообменника для эксплуатации в более широком диапазоне рабочих параметров и обеспечить длительный срок эксплуатации.This technical solution will allow, in addition to reducing weight and size characteristics by 25%, also creating a heat exchanger design for operation in a wider range of operating parameters and ensuring a long service life.

Claims

A heat exchanger made in the form of a housing with steam supply and condensate drain pipes with a vertical pipe system enclosed in a housing consisting of bundles of tubular elements and including a heat exchange unit and a condensate cooling unit, coupled together and connected through the perforated part of the nutrient fluid chamber, which the queue is divided into input and output parts, characterized in that the nutrient fluid chamber is made smaller in diameter than the heat exchanger body and has radial perforation spherical part for securing the tubular elements and partially or completely enclosed in a heat exchanger housing.