BR112020008619A2 - trocador de calor de três estágios para um condensador resfriado a ar - Google Patents

Abstract

A presente invenção se refere a um trocador de calor em formato de V para condensar vapor de escape de uma turbina. O trocador de calor em formato de V compreende tubos de condensação primários, secundários e terciários de fileira única colocados em uma geometria em formato de V. Uma tubulação de fornecimento de vapor fornece o vapor de escape para as extremidades inferiores dos tubos primários e o vapor que não é condensado nos tubos primários é coletado nas extremidades dos tubos superiores primários e transportado para os tubos secundários com uso das tubulações de conexão de topo. O vapor que não é condensado nos tubos secundários é transportado ainda para os tubos terciários com uso de uma tubulação de conexão de fundo. Os tubos terciários são acoplados nas suas extremidades com uma tubulação de evacuação para evacuar gases não condensáveis.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “TROCADOR DE CALOR DE TRÊS ESTÁGIOS PARA UM CONDENSADOR RESFRIADO A AR”

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se a um trocador de calor para condensar o vapor de escape de uma turbina a vapor de, por exemplo, uma usina. Mais especificamente, a invenção se refere a um trocador de calor em formato de V e a um trocador de calor em formato de W que compreende dois trocadores de calor em formato de V.

[002] A invenção também se refere a um condensador resfriado a ar (ACC) que compreende um trocador de calor em formato de V ou um trocador de calor em formato de W.

[003] De acordo com um aspecto adicional da invenção, é provido um método para condensar o vapor de escape de uma turbina a vapor que usa um condensador resfriado a ar.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA ANTERIOR

[004] Vários tipos de condensador resfriado a ar (ACC) para condensar vapor de uma usina são conhecidos na técnica. Esses condensadores resfriados a ar utilizam trocadores de calor formados por vários tubos de condensação com aletas dispostos em paralelo. Os tubos de condensação com aletas estão em contato com o ar ambiente e, quando o vapor passa através dos tubos, o vapor libera calor e é eventualmente condensado. Tipicamente, vários tubos de condensação colocados em paralelo são agrupados para formar um feixe de tubos. Um trocador de calor pode compreender vários feixes de tubos.

[005] Os ventiladores motorizados localizados abaixo ou acima dos feixes de tubos geram, respectivamente, uma corrente de ar forçada ou uma corrente de ar induzida através dos tubos de condensação. Para ter um volume de ar suficiente para circular, os ventiladores e o trocador de calor são colocados em uma elevação elevada em relação ao nível do piso. Dependendo do projeto detalhado do condensador resfriado a ar, são necessárias elevações de, por exemplo, 4 a 20 m.

[006] Os tubos de condensação são colocados na posição vertical ou inclinada em relação ao nível horizontal. Dessa maneira, quando o condensado é formado nos tubos de condensação, pode fluir por gravidade até a extremidade de tubo inferior, em que o condensado é coletado em um dreno que é acoplado a um tanque coletor de condensado.

[007] Uma geometria geralmente bem conhecida para um trocador de calor é uma geometria em que os tubos de condensação são posicionados em uma geometria em formato de delta, em que os tubos de condensação recebem o vapor de escape de uma tubulação de topo de fornecimento de vapor que é conectado nas extremidades de tubo superiores de condensação. Nesta geometria, quando em operação, o vapor e o condensado nos tubos de condensação fluem na mesma direção, no chamado modo de cocorrente (também chamado de modo paralelo). Um duto de drenagem é acoplado às extremidades inferiores dos tubos de condensação para coletar o condensado. Os tubos de condensação desses trocadores de calor podem ter um comprimento de, por exemplo, 10 a 12 metros.

[008] Uma geometria alternativa para um trocador de calor é a chamada geometria em formato de V, em que os tubos de condensação são posicionados em uma geometria em formato de V. Esse trocador de calor em formato de V compreende um primeiro conjunto e um segundo conjunto de tubos de condensação que são inclinados em relação a um plano vertical. Um ângulo de abertura 8 entre o primeiro conjunto de tubos e o segundo conjunto de tubos é formado em que o ângulo de abertura 8 tem um valor típico entre 40º e 80º.

[009] Um exemplo de um ACC em formato de V é descrito na patente número US US3707185. Neste exemplo, os tubos de condensação de múltiplas fileiras são colocados em uma geometria em formato de V e o trocador de calor opera em um modo de contracorrente (também chamado de modo de contrafluxo) em que o vapor e o condensado fluem em uma direção oposta. A tubulação de fornecimento de vapor compreende uma seção de drenagem para drenar o condensado proveniente de cada um dos tubos de condensação do trocador de calor em formato de V. As extremidades do tubo superior dos tubos de condensação são conectadas com válvulas de ventilação para extrair gases não condensáveis. Esse trocador de calor é chamado de trocador de calor de estágio único, pois o vapor é condensado durante uma passagem através de um único tubo de condensação. Neste trocador de calor em formato de V, como a tubulação de fornecimento de vapor fornece o vapor de escape para as extremidades de tubo inferiores dos tubos de condensação, o vapor e o condensado fluem em uma direção oposta, isto é, um modo de contracorrente.

[010] Um dos problemas com o trocador de calor de estágio único em formato de V descrito no documento número US3707185 é que, devido às taxas variáveis de condensação nos tubos de múltiplas fileiras, podem ocorrer zonas mortas nos tubos que se enchem de gases não condensáveis. Isso reduz a eficiência do trocador de calor. Além disso, devido a essa evacuação não eficiente dos gases não condensáveis, o congelamento de condensado nos feixes de tubos pode ocorrer durante o inverno e causar sérios danos aos tubos de condensação.

[011] Na publicação de patente número US7096666, é descrito um ACC com um trocador de calor em formato de V, em que o trocador de calor em formato de V compreende tubos de condensação de fileira única que tem um comprimento de tubo de 10 metros. Quando em operação, este trocador de calor usa um esquema de condensação de dois estágios. Os tubos de condensação do condensador de primeiro estágio são colocados em uma geometria em formato de V e são projetados de modo que, após uma passagem do vapor através de um primeiro tubo de condensação, nem todo o vapor seja condensado. No documento número US7096666, o vapor que não é condensado durante uma primeira passagem através de um tubo de condensação é coletado na extremidade de tubo superior e transportado através de um cano de transferência para um condensador de segundo estágio que opera no modo de contracorrente. Este condensador do segundo estágio é posicionado em um plano perpendicular ao plano vertical acima mencionado e o condensador do segundo estágio usa ventiladores específicos para gerar um fluxo de ar através do condensador do segundo estágio. O condensador de segundo estágio é configurado para extrair gases não condensáveis.

[012] Um dos problemas com o ACC descrito no documento número US7096666 é que o condensador de primeiro estágio, que é um condensador em formato de V, é complexo e requer meios para injetar o vapor de escape nas extremidades de tubo inferior e superior dos tubos de condensação. A tubulação de conexão superior é configurada para extrair e injetar vapor, e é necessário um cano de transferência para transportar o vapor restante em direção ao segundo condensador. Os tubos do segundo condensador são posicionados verticalmente e incorporados nas paredes de extremidade do ACC. Esse ACC também precisa de uma estrutura de sustentação específica para sustentar o segundo condensador e os ventiladores específicos do segundo condensador. No documento número US7096666, os tubos de condensação do condensador do primeiro e do segundo estágio também são diferentes. Os tubos de condensação do condensador de primeiro estágio requerem aberturas de extração de vapor lateral específicas. Embora o ACC do documento número US7096666 proveja uma solução para reduzir as zonas mortas acima mencionadas e também proveja um sistema para extrair os gases não condensáveis, o ACC tem uma desvantagem de ser complexo, que resulta em aumento de custo. Além disso, tendo em vista a complexidade e os vários componentes de equipamento e estruturas de sustentação necessários, o tempo no local para montagem e construção desse tipo de ACC é aumentado.

[013] No documento número US2017/0234168A1, é revelado um condensador resfriado a ar que compreende trocadores de calor em formato de V que operam no modo de cocorrente. Os feixes de tubos, colocados em uma geometria em V, são conectados com suas extremidades superiores às linhas de fornecimento de vapor e um coletor de condensado é conectado às extremidades inferiores dos feixes de tubo. Uma desvantagem do trocador de calor em formato de V revelado neste documento é que são necessárias estruturas de sustentação específicas para sustentar os feixes de tubo, a linha de fornecimento de vapor e os coletores de condensado, conforme ilustrado, por exemplo, na Figura 5 e Figura 6 do documento número US2017/0234168A1. De fato, este trocador de calor em formato de V é montado em um suporte de sustentação que se estende em uma direção longitudinal paralela às linhas de fornecimento de vapor e os feixes de tubo são ainda sustentados por escoras laterais e/ou por uma estrutura de sustentação de treliça secundária em formato de triângulo. O suporte de sustentação está conectado a um pilar de sustentação central que suporta um ventilador. Uma desvantagem adicional deste trocador de calor em formato de V é que o vapor de escape deve ser fornecido a uma altitude mais alta, pois o vapor é fornecido aos feixes de tubo a partir do topo e, portanto, o sistema requer canalização de fornecimento de vapor adicional para levar o vapor de escape à altitude necessária. Uma estrutura de sustentação complexa para sustentar os trocadores de calor em formato de V resulta em um aumento de custo de um condensador resfriado a ar e também em um tempo aumentado para a montagem do condensador resfriado a ar.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[014] É um objetivo da presente invenção prover um trocador de calor robusto novo e aprimorado que reduz o risco potencial de congelamento de condensado nos tubos de condensação e que, ao mesmo tempo, permita a construção de um condensador resfriado a ar, econômico e com uma redução tempo de produção e instalação.

[015] A presente invenção é definida nas reivindicações independentes anexas. Modalidades preferenciais são definidas nas reivindicações dependentes.

[016] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é provido um trocador de calor em formato de V para condensar o vapor de escape de uma turbina. Um tal trocador de calor em formato de V compreende um primeiro conjunto de tubos primários e um segundo conjunto ou tubos primários. Os tubos primários do primeiro conjunto são tubos de condensação de fileira única colocados em paralelo e inclinados em um ângulo $1 em relação a um plano vertical V, e em 15º<ô1<80”, de preferência 20º<51<40º. Os tubos primários do segundo conjunto são tubos de condensação de fileira única colocados em paralelo e inclinados em um ângulo 82 em relação ao plano vertical, e em que 15º<52<80º, e em que um ângulo de abertura ô = 81+52 é formado entre o primeiro conjunto de tubos primários e o dito segundo conjunto de tubos primários.

[017] O trocador de calor em formato de V compreende uma tubulação de fornecimento de vapor acoplado às extremidades de tubos inferiores dos tubos primários do primeiro conjunto de tubos primários e acoplado às extremidades de tubos inferiores dos tubos primários do segundo conjunto de tubos primários. À tubulação de fornecimento de vapor compreende uma seção de fornecimento de vapor para transportar o vapor de escape para as extremidades de tubo inferiores dos tubos primários do primeiro e do segundo conjunto de tubos primários e uma seção de drenagem de condensado configurada para drenar o condensado dos tubos primários do primeiro conjunto e o segundo conjunto de tubos primários.

[018] O trocador de calor em formato de V de acordo com a invenção é caracterizado em que compreende um primeiro conjunto de tubos secundários e um segundo conjunto de tubos secundários. Os tubos secundários do primeiro conjunto são tubos de condensação de fileira única colocados em paralelo e inclinados com o dito ângulo 51 em relação ao plano vertical V. Os tubos secundários do segundo conjunto são tubos de condensação de fileira única colocados em paralelo e inclinados com o dito ângulo ô2 em relação ao plano vertical, de modo que o ângulo de abertura =ô81 + 52 seja formado entre o primeiro conjunto de tubos secundários e o segundo conjunto de tubos secundários.

[019] O trocador de calor em formato de V pelo menos um primeiro conjunto de tubos terciários, em que os tubos terciários do primeiro conjunto são colocados em paralelo e inclinados no ângulo 51 em relação ao dito plano vertical V, de preferência os tubos terciários são tubos de condensação de fileira única.

[020] O trocador de calor em formato de V de acordo com a invenção compreende ainda uma primeira tubulação de conexão de topo, uma segunda tubulação de conexão de topo, uma tubulação de conexão de fundo e pelo menos uma primeira tubulação de evacuação para evacuar gases não condensáveis.

[021] A primeira tubulação de conexão de topo acopla extremidades de tubo superiores dos tubos primários do primeiro conjunto de tubos primários a extremidades de tubo superiores dos tubos secundários do primeiro conjunto de tubos secundários.

[022] A segunda tubulação de conexão de topo acopla extremidades de tubo superiores dos tubos primários do segundo conjunto de tubos primários a extremidades de tubo superiores dos tubos secundários do segundo conjunto de tubos secundários.

[023] A tubulação de conexão de fundo está acoplada a extremidades de tubo inferiores dos tubos secundários do primeiro conjunto de tubos secundários, acoplada a extremidades de tubo inferiores dos tubos secundários do segundo conjunto de tubos secundários e acoplada a extremidades de tubo inferiores dos tubos terciários do pelo menos primeiro conjunto de tubos terciários.

[024] A pelo menos primeira tubulação de evacuação para evacuar gases não condensáveis é acoplada a extremidades de tubo superiores dos tubos terciários do pelo menos primeiro conjunto de tubos terciários.

[025] A tubulação de conexão de fundo compreende um meio de drenagem configurados para drenar condensado dos tubos secundários do primeiro conjunto e do segundo conjunto de tubos secundários e para drenar condensado dos tubos terciários do pelo menos primeiro conjunto de tubos terciários.

[026] Vantajosamente, acoplando-se os tubos de condensação como reivindicado, é formado um trocador de calor de três estágios em que o vapor pode fluir em três tubos de condensação consecutivos e em que gases não condensáveis são eficientemente evacuados. Quando em operação, em um primeiro estágio, os tubos primários do primeiro e do segundo conjunto de tubos primários operam no modo contracorrente, em que o vapor e o condensado fluem na direção oposta. Em um segundo estágio, o vapor restante que não é condensado no primeiro estágio é ainda mais condensado em um modo de cocorrente nos tubos secundários do primeiro e do segundo conjunto de tubos secundários. Finalmente, em um terceiro estágio, os tubos terciários operam no modo contracorrente para condensar mais vapor restante que não é condensado durante o primeiro e o segundo estágio. O esquema de condensação em três estágios permite uma evacuação eficaz de gases não condensáveis através do coletor de evacuação acoplado às extremidades do tubo superior dos tubos terciários. De fato, os gases não condensáveissão conduzidos junto com o vapor através da sequência de tubos primários, secundários e terciários. Os gases não condensáveis acabam na porção de topo dos tubos terciários, em que são extraídos. Dessa forma, nenhuma zona morta é criada nos tubos de condensação e, portanto, o risco de congelamento de condensado no inverno é fortemente reduzido.

[027] Vantajosamente, colocando-se todos os tubos em uma geometria em formato de V, o trabalho de montagem e construção é facilitado. Por exemplo, o trocador de calor em formato de V com os tubos de condensação, as tubulações de topo e a tubulação de fornecimento de vapor de fundo pode primeiro ser pré-montado e depois levantado como uma entidade e colocado em uma subestrutura de sustentação.

[028] Vantajosamente, usando-se uma tubulação de fornecimento de vapor que fornece vapor nas extremidades inferiores do tubo dos tubos primários, a tubulação de fornecimento de vapor está localizada na região do vértice do trocador de calor em formato de V. Dessa maneira, a tubulação de fornecimento de vapor também atua como elemento de reforço e elemento de sustentação para o trocador de calor. Por exemplo, nenhuma estrutura de sustentação adicional é necessária para sustentar os tubos de condensação e as tubulações de topo.

[029] Além disso, uma plataforma de ventilador pode ser colocada no topo das tubulações de topo e, portanto, o peso dos ventiladores também pode ser sustentado pela tubulação de fornecimento de vapor. Uma outra vantagem de colocar os tubos primário, secundário e terciário em uma geometria em formato de V é que os mesmos ventiladores podem ser usados para resfriar os vários tubos.

[030] Vantajosamente, o mesmo tipo de tubo de condensação de fileira única pode ser usado para os tubos de condensação primário, secundário e terciário.

[031] A invenção também se refere a um trocador de calor em formato de W para condensar o vapor de escape de uma turbina que compreende um primeiro trocador de calor em formato de V e um segundo trocador de calor em formato de V colocado adjacentemente ao primeiro trocador de calor em formato de V, de modo que a tubulação de fornecimento de vapor do primeiro trocador de calor em formato de V seja posicionada paralelamente à tubulação de fornecimento de vapor do segundo trocador de calor em formato de V.

[032] A vantagem de usar um trocador de calor em formato de W que, por exemplo, uma única fileira de ventiladores que se estendem na direção da tubulação de fornecimento de vapor pode ser colocada no trocador de calor. Esses ventiladores podem ser configurados para soprar ar em cada um dos dois trocadores de calor em formato de V. Dessa forma, o número de ventiladores necessários pode ser reduzido.

[033] A invenção se refere ainda a um condensador resfriado a ar que compreende um trocador de calor em formato de W. Esse condensador resfriado a ar compreende um ventilador configurado para fornecer ar resfriado ao trocador de calor em formato de W. O condensador resfriado a ar de acordo com a invenção compreende ainda uma subestrutura de sustentação configurada para elevar o trocador de calor em formato de W em relação a um piso térreo. Vantajosamente, levantando-se as tubulações de fornecimento de vapor, todo o trocador de calor em formato de W é levantado e, portanto, a subestrutura da sustentação não precisa de um suporte de sustentação na direção da tubulação de fornecimento de vapor, pois as tubulações de fornecimento de vapor atuam como estruturas de sustentação longitudinais.

[034] De acordo com um segundo aspecto da invenção, é provido um método para condensar o vapor de escape de uma turbina com uso de um condensador resfriado a ar, conforme definido nas reivindicações anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[035] Estes e outros aspectos da invenção serão explicados em mais detalhes a título de exemplo e com referência aos desenhos anexos nos quais:

A Figura 1 ilustra esquematicamente uma vista lateral de uma parte de um trocador de calor em formato de V de acordo com a invenção; A Figura 2 mostra um corte transversal do trocador de calor em formato de V da Figura 1 obtido através de um plano A; A Figura 3 mostra um corte transversal de o trocador de calor em formato de V da Figura 1 obtido através de um plano B; A Figura 4 mostra parte de um corte transversal do trocador de calor em formato de V da Figura 1 obtido através de um plano C; A Figura 5 mostra uma vista em corte transversal de uma parte de uma modalidade alternativa de um trocador de calor em formato de V de acordo com a invenção; A Figura 6a ilustra esquematicamente uma primeira vista lateral de uma parte de um exemplo adicional de um trocador de calor em formato de V de acordo com a invenção; A Figura 6b ilustra esquematicamente uma segunda vista lateral do trocador de calor em formato de V da Figura 6a; A Figura 7 mostra uma vista em corte transversal de uma parte de trocador de calor em formato de W; A Figura 8 mostra uma vista em corte transversal de uma parte de uma modalidade exemplar de um trocador de calor em formato de W; A Figura 9 mostra uma vista frontal de um exemplo de um condensador resfriado a ar de acordo com a invenção; A Figura 10 mostra uma vista lateral de uma subestrutura de um condensador resfriado a ar de acordo com a invenção; A Figura 11 mostra uma vista frontal de um exemplo adicional de um condensador resfriado a ar de acordo com a invenção.

[036] As figuras não são desenhadas em escala. Geralmente, componentes idênticos são indicados pelos mesmos números de referência nas Figuras.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERENCIAIS

[037] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é provido um trocador de calor em formato de V para condensar o vapor de escape de uma turbina.

[038] Um tal trocador de calor em formato de V para condensar vapor de escape de uma turbina compreende um primeiro conjunto de tubos primários 91 e um segundo conjunto de tubos primários 94. Os tubos primários do primeiro conjunto são tubos de condensação de fileira única colocados em paralelo e inclinados em um ângulo 61 em relação a um plano vertical V, e em 15º<81<80º., Os tubos primários do segundo conjunto são tubos de condensação de fileira única colocados em paralelo e inclinados em um ângulo 82 em relação ao plano vertical, e em que 15º<52<80”º, e de modo que, conforme ilustrado na Figura 2, um ângulo de abertura ô = 51+52 seja formado entre o dito primeiro conjunto de tubos primários 91 e o dito segundo conjunto de tubos primários 94. Nas modalidades preferenciais, 20º<3ô1<40º e 20º<82<40”º.

[039] Os tubos de condensação de fileira única são tubos de condensação do estado da técnica, disponíveis comercialmente. Cada tubo de condensação de fileira única compreende um tubo de núcleo com um formato de corte transversal que é circular, oval, retangular ou retangular com extremidades semirredondas. Os tubos de condensação de fileira única compreendem aletas fixadas aos lados do tubo de núcleo. Tipicamente, o corte transversal de um tubo de fileira única é de cerca de 10 cm? a 60 cm?. Por exemplo, um tubo de formato retangular tem um corte transversal típico de 2 cm por 20 cm.

[040] Conforme ilustrado na Figura 1 e na Figura 2, o trocador de calor em formato de V compreende uma tubulação de fornecimento de vapor 21 configurado para receber vapor de escape da turbina. A tubulação de fornecimento de vapor 21 acoplada a extremidades de tubo inferiores dos tubos primários do primeiro conjunto de tubos primários 91 e acoplada a extremidades de tubo inferiores dos tubos primários do segundo conjunto de tubos primários 94.

[041] A Figura 2 mostra uma vista em corte transversal, obtida através do plano A, do trocador de calor em formato de V mostrado na Figura 1. Esta Figura ilustra a posição em formato de V dos tubos de condensação de fileira única primários e mostra os ângulos ô1 e ô2 em relação ao plano vertical V.

[042] O trocador de calor em formato de V de acordo com a invenção também compreende um primeiro conjunto de tubos secundários 92 e um segundo conjunto de tubos secundários 95. Os tubos secundários do primeiro conjunto 92 são colocados em paralelo e inclinados com o ângulo 61 em relação ao plano vertical V e os tubos secundários do segundo conjunto 94 são colocados em paralelo e inclinados com o ângulo 82 em relação ao plano vertical de modo que o ângulo de abertura ô = 51+52 seja formado entre o primeiro conjunto de tubos secundários 92 e o segundo conjunto de tubos secundários 95. Ambos os tubos secundários do primeiro e do segundo conjunto são tubos de condensação de uma fileira única.

[043] A Figura 3 mostra uma vista em corte transversal do trocador de calor em formato de V, mostrado na Figura 1, obtido através de um plano B, que ilustra a posição em formato de V dos tubos de condensação secundários.

[044] O trocador de calor em formato de V de acordo com a invenção compreende ainda pelo menos um primeiro conjunto de tubos terciários 93, em que os tubos terciários do primeiro conjunto são colocados em paralelo e inclinados no ângulo 81 em relação ao dito plano vertical V. Preferencialmente, os tubos terciários também são tubos de condensação de fileira única.

[045] O trocador de calor em formato de V 1 de acordo com a invenção é caracterizado por compreender, conforme ilustrado na Figura 2, uma primeira tubulação de conexão de topo 31 e uma segunda tubulação de conexão de topo 32.

[046] A primeira tubulação de conexão de topo 31 acopla extremidades de tubo superiores dos tubos primários do primeiro conjunto de tubos primários 91 a extremidades de tubo superiores dos tubos secundários do primeiro conjunto de tubos secundários 92. A segunda tubulação de conexão de topo 32 acopla extremidades de tubo superiores dos tubos primários do segundo conjunto de tubos primários 94 a extremidades de tubo superiores dos tubos secundários do segundo conjunto de tubos secundários 95. Com o acoplamento da primeira e da segunda tubulações de conexão, os tubos de condensação primário e secundário são colocados em série.

Dessa maneira, o vapor que não é condensado nos tubos primários do primeiro conjunto de tubos primários pode fluir, em conjunto com os gases não condensáveis, para os tubos secundários do primeiro conjunto de tubos secundários e o vapor que não é condensado no primário os tubos do segundo conjunto de tubos primários podem fluir em conjunto com gases não condensáveispara os tubos secundários do segundo conjunto de tubos secundários.

[047] O trocador de calor em formato de V 1 de acordo com a invenção é caracterizado por compreender uma tubulação de conexão de fundo 22 acoplada a extremidades de tubo inferiores dos tubos secundários do primeiro conjunto de tubos secundários 92, acoplada a extremidades de tubo inferiores dos tubos secundários do segundo conjunto de tubos secundários 95 e acoplada a extremidades de tubo inferiores dos tubos terciários do pelo menos primeiro conjunto de tubos terciários 93. Dessa maneira, quando em operação, o vapor restante que não é condensado nos tubos primários ou secundários pode ser transportado através da tubulação de conexão de fundo 22 para os tubos terciários do pelo menos primeiro conjunto de tubos terciários. Esse vapor restante pode ser condensado nos tubos terciários.

[048] Conforme ilustrado na Figura 1, o trocador de calor em formato de V 1 de acordo com a invenção compreende pelo menos uma primeira tubulação de evacuação 41 para evacuar gases não condensáveis; A primeira tubulação de evacuação 41 é acoplada às extremidades de tubo superiores dos tubos terciários do pelo menos primeiro conjunto de tubos terciários 93.

[049] Conforme ilustrado ainda na Figura 1 e na Figura 2, a tubulação de fornecimento de vapor 21 compreende uma seção de fornecimento de vapor 65 e uma seção de drenagem de condensado 61. A seção de fornecimento de vapor 65 permite transportar o vapor de escape para as extremidades de tubo inferiores dos tubos primários do primeiro 91 e segundo 94 conjunto de tubos primários. A seção de drenagem de condensado 61 permite drenar condensado dos tubos primários do primeiro conjunto 91 e do segundo conjunto 94 de tubos primários. Geralmente, a tubulação de fornecimento de vapor 21 é levemente inclinada, de modo que a condensação na seção de drenagem de condensado 61 flua sob a gravidade em uma direção oposta à direção de entrada de vapor.

[050] Geralmente, a seção de drenagem de condensado 61 compreende uma primeira saída de condensado para acoplar a um tanque coletor de condensado. Tipicamente, uma tubagem é usada para fazer o acoplamento entre a primeira saída de condensado e o tanque coletor de condensado.

[051] Em modalidades, a seção de drenagem de condensado 61 compreende uma placa defletora 25 que separa a seção de fornecimento de vapor 65 da seção de drenagem de condensado 61. Desta forma, o fluxo do vapor de escape e o fluxo do condensado não são mutuamente perturbados. A placa defletora 25, ilustrada com uma linha pontilhada na Figura 1 e na Figura 2, está localizado em uma parte de fundo da tubulação de fornecimento de vapor principal 21. Tipicamente, a placa defletora 25 compreende uma placa com aberturas de modo que o condensado possa cair da seção de fornecimento de vapor 65 para a seção de drenagem de condensado 61.

[052] Conforme ilustrado ainda na Figura 1, na Figura 3 e na Figura 4, a tubulação de conexão de fundo 22 compreende um meio de drenagem 62 configurados para drenar condensado dos tubos secundários do primeiro conjunto 92 e do segundo conjunto de tubos secundários 95 e para drenar condensado dos tubos terciários do pelo menos primeiro conjunto de tubos terciários 93.

[053] Geralmente, o meio de drenagem 62 compreende uma segunda saída de condensado para acoplamento ao tanque coletor de condensado. Tipicamente, uma tubagem adicional é usada para fazer esse acoplamento entre a segunda saída de condensado e o tanque coletor de condensado. Dessa maneira, todo o condensado é coletado em um tanque coletor de condensado comum.

[054] Em modalidades preferenciais, conforme ilustrado na Figura 3, o trocador de calor em formato de V de acordo com a invenção compreende um segundo conjunto de tubos terciários 96, em que os tubos terciários do segundo conjunto são colocados em paralelo e inclinados com o ângulo 52 em relação ao plano vertical V. Nessa geometria, o ângulo de abertura 5=31+52 também é formado entre o primeiro conjunto de tubos terciários 93 e o segundo conjunto de tubos terciários 96.

[055] Nestas modalidades preferenciais, o coletor de conexão inferior 22 também é acoplado às extremidades de tubo inferiores dos tubos terciários do segundo conjunto de tubos terciários 96. Preferencialmente, os tubos terciários do segundo conjunto de tubos terciários 96 também são tubos de condensação de fileira única. Conforme ilustrado esquematicamente na Figura 3, uma segunda tubulação de evacuação 42 para evacuar gases não condensáveis é acoplada a extremidades de tubo superiores dos tubos terciários do segundo conjunto de tubos terciários 96. Nessas modalidades preferenciais, os meios de drenagem 62 são ainda configurados para drenar o condensado dos tubos terciários do segundo conjunto de tubos terciários 96.

[056] A operação do trocador de calor de acordo com a invenção é discutida em mais detalhes. O trocador de calor para condensar o vapor de escape de uma turbina tipicamente opera a uma pressão na faixa entre 70 mbar e 300 mbar, que corresponde a uma temperatura do vapor na faixa entre 39 ºC e 69 ºC. As setas pretas na Figura 1 representam o fluxo de vapor e/ou gases não condensáveisatravés do trocador de calor em formato de V. Quando em operação, o vapor de escape da turbina entra na tubulação de fornecimento de vapor principal 21 e a tubulação de fornecimento de vapor principal 21 redistribui o vapor aos tubos primários do primeiro e do segundo conjunto de tubos primários. O vapor e a condensação nos tubos primários fluem em uma direção oposta. De fato, o condensado formado nos tubos primários fluirá por gravitação de volta para a tubulação de fornecimento de vapor principal 21, em que a seção de drenagem de condensado 61 coleta e drena o condensado. Este modo de operação é chamado modo de contrafluxo. Os tubos primários executam um primeiro estágio do processo de condensação.

[057] O vapor restante que não é condensado após uma única passagem através de um tubo de condensação primário do primeiro conjunto de tubos primários é coletado na primeira tubulação de conexão de topo 31. De modo similar, o vapor restante que não é condensado após uma única passagem através de um tubo de condensação primário do segundo conjunto de tubos primários é coletado pela segunda tubulação de conexão de topo 32. A primeira tubulação de conexão de topo 31 e a segunda tubulação de conexão de topo 32 fornecem o vapor restante aos tubos secundários, respectivamente, do primeiro e do segundo conjunto de tubos secundários. Os tubos secundários de condensação operam no chamado modo de cocorrente, em que o vapor e o condensado formado fluem na mesma direção. Os tubos secundários realizam um segundo estágio do processo de condensação.

[058] A tubulação de conexão de fundo 22 coleta o vapor restante que não é condensado nos tubos primários nem condensado nos tubos secundários e transporta esse vapor restante para os tubos terciários.

[059] Os tubos terciários também operam no modo contracorrente. Os tubos terciários realizam um terceiro e último estágio do processo de condensação. Durante os três estágios de condensação, os gases não condensáveistambém fluem através da sequência dos tubos de condensação e são coletados e evacuados pela tubulação de evacuação para gases não condensáveis.

[060] Quando em operação, os gases não condensáveis são varridos para a região superior dos tubos terciários, em que podem ser removidos. A tubulação de evacuação compreende um ejetor para extrair os gases não condensáveis. Tipicamente, uma bomba de vácuo é acoplada à primeira tubulação de evacuação 41 e/ou à segunda tubulação de evacuação 42 para bombear os gases não condensáveis e soprar os mesmos na atmosfera. Esses tipos de tubulações de evacuação para a extração de gases não condensáveis são conhecidos na técnica e são usados, por exemplo, para um estágio de deflegmador (também chamado de refluxo), que também opera no modo contracorrente, de um trocador de calor de tipo delta clássico.

[061] Nas modalidades de acordo com a invenção, os tubos de condensação são configurados de modo que a maioria do vapor de escape seja condensada nos tubos primários (tipicamente 60% a 80%) e uma fração adicional seja condensada nos tubos secundários (tipicamente 10% a 30%). Nos tubos terciários, apenas uma pequena fração do vapor total de escape é condensada (tipicamente 10% ou menos). À quantidade de vapor condensado nos três estágios de condensação é determinada pelo número de tubos primários, secundários e terciários.

[062] Tipicamente, os tubos primário e secundário do trocador de calor de acordo com a invenção têm um comprimento de tubo TL na faixa de 4 metros <TL <7 metros. Em modalidades preferenciais, o comprimento de tubo está entre 4,5 e 5,5 m. Em algumas modalidades, conforme ilustrado esquematicamente na Figura 1, o comprimento dos tubos de condensação dos tubos terciários é mais curto que o comprimento dos tubos primários e dos tubos secundários. Nesta modalidade, o comprimento mais curto permite, por exemplo, instalar a tubulação de evacuação, conforme ilustrado na Figura 1. Em outras modalidades, como ilustrado na Figura 6a e na Figura 6b, o comprimento do tubo dos tubos terciários é o mesmo que o comprimento do tubo dos tubos primário e secundário.

[063] Um fenômeno conhecido ao usar um trocador de calor no modo de contracorrente é o chamado fenômeno de inundação que pode bloquear ou bloquear parcialmente o fluxo de vapor através dos tubos. Isso resulta em uma grande queda de pressão. A inundação ocorre quando o vapor que entra nos tubos de condensação tem uma velocidade alta e, como resultado, força o condensado a reorientar em uma direção ascendente. Para resolver esse problema de inundação, o trocador de calor deve ser projetado de modo que não seja atingida uma velocidade crítica em que a inundação ocorre.

[064] Conforme discutido acima, os trocadores de calor da técnica anterior, como, por exemplo, trocadores de calor do tipo delta que operam no modo de cocorrente, tipicamente usam tubos de condensação com um comprimento de tubo entre 10 e 12 metros. Uma velocidade típica do vapor que entra nos tubos de condensação desses trocadores de calor tipo delta é de cerca de 100 m/s. O uso de comprimento tubo longo de 10 metros como tubos primários para o trocador de calor de acordo com a invenção pode ser crítica para o que diz respeito ao problema de inundação.

[065] Se o comprimento dos tubos de condensação for reduzido, por exemplo,

por um fator de dois, para manter a mesma superfície de troca de calor e, portanto, a mesma capacidade de troca de calor, o número de tubos de condensação precisará ser dobrado. A vantagem de fazer isso é que a velocidade do vapor que entra nos tubos de condensação também é reduzida em cerca de um fator de 2.

[066] Portanto, em modalidades preferenciais de acordo com a invenção, o comprimento de tubo TL dos tubos primários está na faixa de 4 metros <TL <7 metros. Dessa forma, a velocidade do vapor que entra nos tubos é reduzida quando comparada aos tubos longos de 10 a 12 metros dos trocadores de calor tipo delta clássicos e os problemas relacionados à inundação podem ser evitados.

[067] Uma outra vantagem da velocidade reduzida do vapor é que a queda de pressão no trocador de calor é reduzida e, portanto, o desempenho do trocador de calor é melhorado. De fato, a queda de pressão em um tubo de condensação é proporcional ao quadrado da velocidade de entrada do vapor. Portanto, se reduzir a velocidade do vapor que entra no tubo de condensação por um fator de dois, a queda de pressão em um tubo de condensação é reduzida por um fator de quatro.

[068] Portanto, embora o trocador de calor de acordo com a invenção use três estágios de condensação com tubos primário, secundário e terciário, a queda de pressão total ainda é menor quando comparada à queda de pressão total em, por exemplo, um trocador de calor clássico do tipo delta, em que dois condensadores são usados estágios: um trocador de calor do primeiro estágio no modo de cocorrente e um desfibrilador do segundo estágio no modo de contracorrente.

[069] Na prática, vários tubos de condensação de fileira única paralelos são agrupados para formar um feixe de tubo. Uma primeira placa de tubo e uma segunda placa de tubo são soldadas respectivamente nas extremidades de tubo inferiores e superiores do feixe. As placas de tubos são chapas de metal com paredes grossas e orifícios. A primeira placa do tubo é então soldada à tubulação de fornecimento de vapor e a segunda placa do tubo é soldada à tubulação de topo. Desta forma, o acoplamento entre as tubulações e os tubos de condensação é estabelecido. Esse acoplamento entre os tubos e os coletores deve ser interpretado como um acoplamento estanque aos fluidos, de modo que os vazamentos no trocador de calor sejam minimizados.

[070] A largura W do feixe de tubo é determinada pelo número de tubos de condensação no feixe. Em algumas modalidades, os feixes de tubo têm uma mesma largura padrão W de, por exemplo, 2,5 m, o que facilita o processo de fabricação dos vários feixes de tubo.

[071] Os conjuntos de tubos primários, secundários e terciários podem compreender um número diferente de feixes de tubo. Por exemplo, na modalidade mostrada na Figura 6a, o primeiro conjunto de tubos primários 91 compreende seis feixes de tubo que tem largura W e são referenciados pelos números 91a, 91b, 91c, 91d, 91e e 91f. O primeiro conjunto de tubos secundários 92 compreende dois feixes de tubo, também com uma largura W, e identificados com os números de referência 92a e 92b. O primeiro conjunto de tubos terciários 93 compreende um feixe de tubo 93a que neste exemplo também tem a mesma largura W. Nesta modalidade, conforme ilustrado adicionalmente na Figura 6b, o segundo conjunto de tubos primários 94 compreende seis feixes de tubos referenciados pelos números 94a, 94b, 94c, 94d, 94e e 94f, o segundo conjunto de tubos secundários 95 compreende dois feixes de tubo 95a e 95b e o conjunto secundário de tubos terciários 96 compreende um feixe de tubo 96a.

[072] Conforme ilustrado esquematicamente na Figura 2 e na Figura 6a, o comprimento dos feixes de tubo é determinado pelo comprimento TL dos tubos de condensação de fileira única.

[073] Conforme ilustrado na Figura 6a e na Figura 6b, a primeira tubulação de conexão de topo 31 e a segunda tubulação de conexão de topo podem compreender várias subtubulações. No exemplo mostrado na Figura 6a, a primeira tubulação de topo 31 compreende duas subtubulações 31a e 31b e, conforme mostrado na Figura 6b, a segunda tubulação de topo de conexão 32 compreende duas subtubulações 32a e 32b.

[074] Nas modalidades, como ilustrado na Figura 3 e na Figura 4, a tubulação de fornecimento de vapor 21 compreende um compartimento separado que forma a tubulação de conexão de fundo 22. Em outras palavras, a tubulação de conexão de fundo 22 é integrado dentro da tubulação de fornecimento de vapor 21. Por exemplo, o compartimento separado pode ser obtido soldando-se uma ou mais placas de metal dentro da tubulação de fornecimento de vapor 21. Como as tubulações de fornecimento de vapor tipicamente têm um diâmetro entre um e três metros, a soldagem das placas no interior da tubulação de fornecimento de vapor para formar a tubulação de conexão de fundo 22 é uma maneira econômica de realizar essa atividade no local de instalação.

[075] Conforme mencionado acima, a tubulação de conexão de fundo 22 compreende um meio de drenagem 62 configurado para drenar o condensado dos tubos secundário e terciário. Os meios de drenagem 62 devem ser interpretados como um canal ou vala para drenar o condensado. Tipicamente, a tubulação de conexão de fundo 22 compreende uma seção superior e uma inferior. A seção inferior forma os meios de drenagem 62. Em algumas modalidades, uma placa defletora adicional pode ser usada para separar esta seção inferior da seção superior. Dessa maneira, o fluxo de vapor dos tubos secundários para os tubos terciários na seção superior é separado do fluxo do condensado na seção inferior. O condensado drenado com os meios de drenagem 62 é ainda transportado através de um duto adicional para o tanque coletor de condensado (não mostrado nas figuras).

[076] Nas modalidades mostradas na Figura 3 e na Figura 4, a tubulação de conexão de fundo 22 é formado por uma única cavidade que recebe vapor restante dos tubos secundários de ambos primeiro e o segundo conjunto de tubos secundários. Conforme mostrado na Figura 4, nesta modalidade, as extremidades do tubo inferiores dos tubos terciários do primeiro e do segundo conjunto de tubos terciários também são conectadas a essa cavidade única para receber o vapor restante e os gases não condensáveis provenientes do primeiro e do segundo conjunto de tubos secundários.

[077] Em modalidades alternativas, ilustradas na Figura 5, a tubulação de conexão de fundo 22 é formado por duas cavidades separadas. Nesta modalidade, a tubulação de conexão de fundo 22 compreende uma primeira parte de conexão 22a e uma segunda parte de conexão 22b que correspondente às duas cavidades. À primeira parte de conexão 22a conecta as extremidades de tubo inferiores dos tubos secundários do primeiro conjunto de tubos secundários 92 com as extremidades de tubo inferiores dos tubos terciários do primeiro conjunto de tubos terciários 93. À segunda parte de conexão 22b conecta as extremidades de tubo inferiores dos tubos secundários do segundo conjunto de tubos secundários 94 com as extremidades de tubo inferiores dos tubos terciários do segundo conjunto de tubos terciários 96. À primeira e a segunda parte de conexão podem, por exemplo, ser formadas soldando- se um primeiro e um segundo elemento de tubo no interior da tubulação de fornecimento de vapor principal. Dessa maneira, duas cavidades separadas são formadas dentro da tubulação de fornecimento de vapor principal.

[078] Nestas modalidades alternativas, mostradas na Figura 5, a primeira parte de conexão 22a e a segunda parte de conexão 22b compreendem, respectivamente, um primeiro 62a e um segundo 62b compartimento de drenagem. Este primeiro 62a e segundo 62b compartimento de drenagem formam os meios de drenagem 62 da tubulação de distribuição de fundo 22.

[079] Geralmente, devido a uma queda de pressão no trocador de calor, a pressão na tubulação de conexão de fundo 22 é mais baixa que a pressão na tubulação de fornecimento de vapor. Como consequência, a temperatura do condensado na tubulação de conexão de fundo também é menor que a temperatura do condensado na tubulação de fornecimento de vapor. Portanto, a integração da tubulação de conexão de fundo dentro da tubulação de fornecimento de vapor oferece uma vantagem de que o condensado na tubulação de conexão de fundo está em contato, através das paredes da tubulação de conexão de fundo 25, com o vapor de escape na tubulação de fornecimento de vapor. Isso tem o efeito de vantagem de que a temperatura do condensado na tubulação de conexão de fundo é aumentada. Dessa maneira, o sub-resfriamento do condensado é minimizado.

[080] No entanto, a tubulação de conexão de fundo 22 não está necessariamente integrado dentro da tubulação de fornecimento de vapor 21. Por exemplo, em outras modalidades, a tubulação de fornecimento de vapor 21 é reduzida em diâmetro no local dos tubos secundário e terciário para permitir a instalação de uma tubulação de conexão de fundo 22 que é acoplado aos tubos secundário e terciário, mas que é separado da tubulação de fornecimento de vapor principal 21.

[081] A invenção também se refere a um trocador de calor em formato de W 2 para condensar o vapor de escape de uma turbina. Tal trocador de calor em formato de W 2, conforme ilustrado na Figura 7 e na Figura 8, compreende um primeiro trocador de calor em formato de V 1a e um segundo trocador de calor em formato de V 1b colocado adjacente ao primeiro trocador de calor em formato de V 1b.

[082] Em uma modalidade preferencial de um trocador de calor em formato de W 2, conforme ilustrado na Figura 8, a segunda tubulação de conexão de topo do primeiro trocador de calor em formato de V 1a e a primeira tubulação de conexão de topo do segundo trocador de calor em formato de V 1b formarem uma única tubulação de conexão de topo comum 33 para o primeiro 1a e o segundo 1b trocador de calor em formato de V. O uso de uma tubulação de conexão de topo 33 aumenta a força do trocador de calor.

[083] A invenção também se refere a um condensador resfriado a ar 10 que compreende um trocador de calor em formato de V, conforme discutido acima e em que um tanque coletor de condensado é acoplado à seção de drenagem de condensado 61 da tubulação de fornecimento de vapor 21 e acoplada aos meios de drenagem 62 da tubulação de conexão de fundo 22. Dessa maneira, todo o condensado formado no trocador de calor é coletado em um tanque coletor comum.

[084] Conforme ilustrado na Figura 9 e na Figura 11, a invenção também está relacionada a um condensador resfriado a ar 10 que compreende um trocador de calor em formato de W 2 e uma subestrutura de sustentação 80 configurada para elevar o trocador de calor em formato de W 2 em relação a um piso térreo 85. O condensador resfriado a ar em formato de W 10 compreende ainda uma montagem de suporte de ventilador que sustenta um ventilador 71. O ventilador 71 é configurado para induzir uma corrente de ar através do trocador de calor em formato de W. A montagem de sustentação de ventilador compreende uma plataforma de ventilador 70 acoplado às tubulações de conexão de topo do trocador de calor em formato de W 2.

[085] Tipicamente, a subestrutura de sustentação 80 do condensador resfriado a ar 10 é configurada para elevar cada uma das tubulações de fornecimento de vapor 21 a uma altura H>4 m em relação ao piso térreo 85.

[086] Vantajosamente, devido a essa geometria em formato de V dos trocadores de calor e devido ao uso de tubulações de fornecimento de vapor localizados na região do vértice dos trocadores de calor em formato de V, tanto a subestrutura de sustentação quanto a estrutura de sustentação de ventilador podem ser simplificadas quando comparadas aos condensadores resfriados a ar da técnica anterior, conforme descrito em um documento número US2017/0234168A1. Com o trocador de calor em formato de V ou em formato de W de acordo com a invenção, não há necessidade de um suporte de sustentação que se estende em uma direção longitudinal paralela às linhas de fornecimento de vapor, como é o caso no documento número US2017/0234168A1. De fato, com o trocador de calor de acordo com a invenção, as tubulações de fornecimento de vapor atuam como estrutura de sustentação longitudinal e a subestrutura de sustentação se estende apenas em uma direção perpendicular às tubulações de fornecimento de vapor, conforme ilustrado na Figura 10, que mostra parte de uma vista lateral de uma subestrutura que sustenta a tubulação de fornecimento de vapor. Com essa subestrutura simplificada, o número de aço necessário é fortemente reduzido. Além disso, conforme discutido acima, os ventiladores 71 podem ser sustentados através de uma plataforma de ventilador localizada no topo das tubulações de conexão de tubo, de modo que nenhum pilar central específico seja necessário, como no documento número US2017/0234168A1 para sustentar um ventilador.

[087] Em outras modalidades, conforme ilustrado na Figura 11, o condensador resfriado a ar 10 compreende dois ou mais trocadores de calor em formato de W 2a e 2b. Os dois ou mais trocadores de calor em formato de W 2a, 2b são colocados adjacentes um ao outro, de modo que as tubulações de fornecimento de vapor 21 de cada um dos um ou mais trocadores de calor em formato de W sejam paralelas. Também para essas modalidades, uma subestrutura de sustentação 80 é configurada para elevar os dois ou mais trocadores de calor em formato de W 2 em relação a um piso térreo 85. Um ou mais ventiladores 71 configurados para induzir uma corrente de ar através dos dois ou mais trocadores de calor em formato de W são providos e um conjunto de sustentação 50 sustenta os um ou mais ventiladores.

[088] De acordo com um aspecto adicional da invenção, é provido um método para condensar o vapor de escape de uma turbina que usa um condensador resfriado a ar. O método compreende etapas de * prover um primeiro conjunto de tubos primários 91, em que os tubos primários do primeiro conjunto são tubos de condensação de fileira única colocados em paralelo e inclinados em um ângulo 61 em relação a um plano vertical V, e em 15º<81<80”, de preferência 20º<81<40”º, * prover um segundo conjunto de tubos primários 94, em que os tubos primários do segundo conjunto são tubos de condensação de fileira única colocados em paralelo e inclinados em um ângulo 52 em relação ao dito plano vertical V, e em que 15º<52<80”, de preferência 20º<52<40º, e em que um ângulo de abertura 8 = 81+ô2 é formado entre o dito primeiro conjunto de tubos primários 91 e o dito segundo conjunto de tubos primários 94, * prover um primeiro conjunto de tubos secundários 92, em que os tubos secundários do primeiro conjunto são tubos de condensação de fileira única colocados em paralelo e inclinados no dito ângulo 51 em relação ao dito plano vertical V, * prover um segundo conjunto de tubos secundários 95, em que os tubos secundários do segundo conjunto são tubos de condensação de fileira única colocados em paralelo e inclinados no dito ângulo 52 em relação ao dito plano vertical V de modo que o ângulo de abertura 5=31+52 seja formado entre o dito primeiro conjunto de tubos secundários 92 e o dito segundo conjunto de tubos secundários 95, * prover pelo menos um primeiro conjunto de tubos terciários 93, em que os tubos terciários do primeiro conjunto são colocados em paralelo e inclinados no dito ângulo 51 em relação ao dito plano vertical V, de preferência os ditos tubos terciários são tubos de condensação de fileira única, * fornecer o vapor de escape para extremidades inferiores dos tubos primários do dito primeiro conjunto de tubos primários 91 e do dito segundo conjunto 94 de tubos primários, * coletar em extremidades de tubo superiores primários do primeiro conjunto de tubos primários um primeiro vapor restante que não é condensado no primeiro conjunto de tubos primários e fornecer o dito primeiro vapor restante para extremidades superiores dos ditos tubos secundários do dito primeiro conjunto de tubos secundários 92, * coletar em extremidades de tubo superiores primários do segundo conjunto de tubos primários 94 um segundo vapor restante que não é condensado no segundo conjunto de tubos primários e fornecer o dito segundo vapor restante para extremidades superiores de tubos secundários do dito segundo conjunto de tubos secundários 95, * coletar em extremidades inferiores dos tubos secundários do primeiro e do segundo conjunto de tubos secundários um vapor restante adicional que não é condensado nos tubos secundários do primeiro e do segundo conjunto de tubos secundários e fornecer o dito vapor restante adicional para extremidades inferiores dos ditos tubos terciários do dito pelo menos primeiro conjunto de tubos terciários 93, * evacuar gases não condensáveis em extremidades de tubo superiores terciários do pelo menos primeiro conjunto de tubos terciários 93, * coletar condensado dos tubos primários do primeiro e do segundo conjunto de tubos primários, dos tubos secundários do primeiro e do segundo conjunto de tubos secundários e dos tubos terciários do pelo menos primeiro conjunto de tubos terciários e drenar o condensado coletado em direção a um tanque coletor de condensado.

[089] A presente invenção foi descrita em termos de modalidades específicas,

que são ilustrativas da invenção e não devem ser interpretadas como limitativas. De um modo mais geral, será apreciado por pessoas versadas na técnica que a presente invenção não está limitada pelo que foi particularmente mostrado e/ou descrito acima. A invenção reside em cada recurso de característica nova e em cada combinação de recursos de característica. Os números de referência nas reivindicações não limitam seu escopo de proteção.

[090] O uso do verbo "compreender" não exclui a presença de outros elementos além dos mencionados.

[091] O uso do artigo “um” ou “uma” ou “o/a” que precede um elemento não exclui a presença de uma pluralidade de tais elementos.

Claims (16)

REIVINDICAÇÕES

1. Trocador de calor em formato de V (1) para condensar vapor de escape de uma turbina que compreende * um primeiro conjunto de tubos primários (91), em que os tubos primários do primeiro conjunto (91) são tubos de condensação de fileira única colocados em paralelo e inclinados em um ângulo 51 em relação a um plano vertical (V), e em 15º<51<80”, de preferência 20º<51<40º, * um segundo conjunto de tubos primários (94), em que os tubos primários do segundo conjunto (94) são tubos de condensação de fileira única colocados em paralelo e inclinados em um ângulo 82 em relação ao dito plano vertical (V), e em que 15º<52<80”, de preferência 20º <52<40º, e em que um ângulo de abertura ô = 81+52 é formado entre o dito primeiro conjunto de tubos primários (91) e o dito segundo conjunto de tubos primários (94), * uma tubulação de fornecimento de vapor (21) acoplada a extremidades de tubo inferiores dos tubos primários do primeiro conjunto de tubos primários (91) e acoplada a extremidades de tubo inferiores dos tubos primários do segundo conjunto de tubos primários (94), e em que a dita tubulação de fornecimento de vapor (21) compreende a) uma seção de fornecimento de vapor (65) para transportar o vapor de escape para as extremidades de tubo inferiores dos tubos primários do primeiro (91) e segundo (94) conjunto de tubos primários, e b) uma seção de drenagem de condensado (61) configurada para drenar condensado dos tubos primários do primeiro conjunto (91) e do segundo conjunto (94) de tubos primários, caracterizado por o dito trocador de calor em formato de V (1) compreender * um primeiro conjunto de tubos secundários (92), em que os tubos secundários do primeiro conjunto são tubos de condensação de fileira única colocados em paralelo e inclinados no dito ângulo 51 em relação ao dito plano vertical (V),

* um segundo conjunto de tubos secundários (95), em que os tubos secundários do segundo conjunto são tubos de condensação de fileira única colocados em paralelo e inclinados no dito ângulo 52 em relação ao dito plano vertical (V) de modo que o ângulo de abertura ô = 51+52 seja formado entre o dito primeiro conjunto de tubos secundários (92) e o dito segundo conjunto de tubos secundários (95),

+ pelo menos um primeiro conjunto de tubos terciários (93), em que os tubos terciários do primeiro conjunto são colocados em paralelo e inclinados no dito ângulo 81 em relação ao dito plano vertical (V), de preferência os ditos tubos terciários são tubos de condensação de fileira única,

* uma primeira tubulação de conexão de topo (31) que acopla extremidades de tubo superiores dos tubos primários do primeiro conjunto de tubos primários (91) a extremidades de tubo superiores dos tubos secundários do primeiro conjunto de tubos secundários (92),

* uma segunda tubulação de conexão de topo (32) que acopla extremidades de tubo superiores dos tubos primários do segundo conjunto de tubos primários (94) a extremidades de tubo superiores dos tubos secundários do segundo conjunto de tubos secundários (95),

* uma tubulação de conexão de fundo (22) acoplada a extremidades de tubo inferiores dos tubos secundários do primeiro conjunto de tubos secundários (92), acoplada a extremidades de tubo inferiores dos tubos secundários do segundo conjunto de tubos secundários (95) e acoplada a extremidades de tubo inferiores dos tubos terciários do pelo menos primeiro conjunto de tubos terciários (93),

* pelo menos uma primeira tubulação de evacuação (41) para evacuar gases não condensáveis, em que a dita primeira tubulação de evacuação (41) é acoplada a extremidades de tubo superiores dos tubos terciários do pelo menos primeiro conjunto de tubos terciários (93),

e em que a dita tubulação de conexão de fundo (22) compreende

* meios de drenagem (62) configurados para drenar condensado dos tubos secundários do primeiro conjunto (92) e do segundo conjunto de tubos secundários (95) e para drenar condensado dos tubos terciários do pelo menos primeiro conjunto de tubos terciários (93).

2. Trocador de calor em formato de V (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender * um segundo conjunto de tubos terciários (96), em que os tubos terciários do segundo conjunto (96) são colocados em paralelo e inclinados no dito ângulo 62 em relação ao dito plano vertical (V) de modo que o ângulo de abertura ô = 51+62 seja formado entre o dito primeiro conjunto de tubos terciários (93) e o dito segundo conjunto de tubos terciários (96), e em que a dita tubulação de conexão de fundo (22) está acoplada a extremidades de tubo inferiores dos tubos terciários do dito segundo conjunto de tubos terciários (96), de preferência os ditos tubos terciários do segundo conjunto (96) são tubos de condensação de fileira única, e * uma segunda tubulação de evacuação (42) para evacuar gases não condensáveis, em que a dita segunda tubulação de evacuação (42) está acoplada a extremidades de tubo superiores dos tubos terciários do segundo conjunto de tubos terciários (96), e em que os ditos meios de drenagem (62) são configurados ainda para drenar condensado de tubos terciários do segundo conjunto de tubos terciários (96).

3. Trocador de calor em formato de V (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por a dita tubulação de fornecimento de vapor (21) compreender uma placa defletora (25) que separa a seção de fornecimento de vapor (65) da seção de drenagem de condensado (61).

4. Trocador de calor em formato de V (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a dita tubulação de fornecimento de vapor (21) compreender um compartimento separado que forma a dita tubulação de conexão de fundo (22).

5. Trocador de calor em formato de V (1), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o dito compartimento separado ser obtido soldando-se uma ou mais placas de metal dentro da dita tubulação de fornecimento de vapor (21).

6. Trocador de calor em formato de V (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a dita tubulação de conexão de fundo (22) compreender um compartimento inferior que forma os ditos meios de drenagem (62).

7. Trocador de calor em formato de V (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado por a dita tubulação de conexão de fundo (22) compreender uma primeira parte de conexão (22a) e uma segunda parte de conexão (22b), e em que a dita primeira parte de conexão (22a) conecta extremidades de tubo inferiores dos tubos secundários do primeiro conjunto de tubos secundários (92) a extremidades de tubo inferiores dos tubos terciários do primeiro conjunto de tubos terciários (93), e em que a dita segunda parte de conexão (22b) conecta extremidades de tubo inferiores dos tubos secundários do segundo conjunto de tubos secundários (95) a extremidades de tubo inferiores dos tubos terciários do segundo conjunto de tubos terciários (96).

8. Trocador de calor em formato de V (1), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a dita primeira parte de conexão (22a) e a dita segunda parte de conexão (22b) compreenderem respectivamente um primeiro (62a) e um segundo (62b) coletor de drenagem de condensado e em que o dito primeiro (62a) e o dito segundo (62b) coletor de drenagem de condensado formam os ditos meios de drenagem (62) da tubulação de conexão de fundo (22).

9. Trocador de calor em formato de V (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por os tubos primários do primeiro conjunto de tubos primários serem agrupados em um ou mais feixes de tubo primário, em que os tubos primários do segundo conjunto de tubos primários são agrupados em um ou mais feixes de tubo primário adicionais, em que os tubos secundários do primeiro conjunto de tubos secundários são agrupados em um ou mais feixes de tubo secundário, em que os tubos secundários do segundo conjunto de tubos secundários são agrupados em um ou mais feixes de tubo secundário adicionais e em que os tubos terciários do primeiro conjunto de tubos terciários são agrupados em um ou mais feixes de tubo terciário e/ou em que os tubos terciários do segundo conjunto de tubos terciários são agrupados em um ou mais feixes de tubo terciário adicionais.

10. Trocador de calor em formato de V (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por a dita seção de drenagem de condensado (61) compreender uma primeira saída de condensado para acoplar um tanque coletor de condensado, e em que os ditos meios de drenagem (62) compreendem uma segunda saída de condensado para acoplar ao tanque coletor de condensado.

11. Trocador de calor em formato de V (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por os tubos primários do primeiro conjunto (91) e do segundo conjunto (94) de tubos primários e os tubos secundários do primeiro conjunto (92) e do segundo conjunto (95) de tubos secundários terem um comprimento de tubo em uma faixa entre 4 metros e 7 metros.

12. Trocador de calor em formato de W (2) caracterizado por condensar vapor de escape de uma turbina que compreende * um primeiro trocador de calor em formato de V (1a), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, * um segundo trocador de calor em formato de V (1b), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, colocado de modo adjacente ao dito primeiro trocador de calor em formato de V (1a) e em que a tubulação de fornecimento de vapor do primeiro trocador de calor em formato de V é posicionado paralelo à tubulação de fornecimento de vapor do segundo trocador de calor em formato de V.

13. Trocador de calor em formato de W (2), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por a segunda tubulação de conexão de topo do primeiro trocador de calor em formato de V (1a) e a primeira tubulação de conexão de topo do segundo trocador de calor em formato de V (1b) formarem uma única tubulação de conexão de topo comum (33) para o primeiro (1a) e o segundo (1b) trocador de calor em formato de V.

14. Condensador resfriado a ar (10) caracterizado por compreender * um trocador de calor em formato de W (2) de acordo com a reivindicação

12 ou 13, * uma subestrutura de sustentação (80) configurada para elevar o trocador de calor em formato de W (2) em relação a um piso térreo (85), * um ventilador (71) configurado para fornecer ar resfriado ao trocador de calor em formato de W (2).

15. Condensador resfriado a ar (10) caracterizado por compreender * um trocador de calor em formato de V (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11; * um tanque coletor de condensado acoplado à dita seção de drenagem de condensado (61) da tubulação de fornecimento de vapor (21) e acoplado aos ditos meios de drenagem (62) da tubulação de conexão de fundo (22).

16. Método para condensar vapor de escape de uma turbina que usa um condensador resfriado a ar, sendo que o método é caracterizado por compreender as etapas de * prover um primeiro conjunto de tubos primários (91), em que os tubos primários do primeiro conjunto são tubos de condensação de fileira única colocados em paralelo e inclinados em um ângulo 51 em relação a um plano vertical (V), e em 15º<S1<80”, de preferência 20º<51<40”º, * prover um segundo conjunto de tubos primários (94), em que os tubos primários do segundo conjunto são tubos de condensação de fileira única colocados em paralelo e inclinados em um ângulo ô2 em relação ao dito plano vertical (V), e em que 15º<52<80”º, de preferência 20º<52<40º, e em que um ângulo de abertura ô = 51+ô2 é formado entre o dito primeiro conjunto de tubos primários (91) e o dito segundo conjunto de tubos primários (94), * prover um primeiro conjunto de tubos secundários (92), em que os tubos secundários do primeiro conjunto são tubos de condensação de fileira única colocados em paralelo e inclinados no dito ângulo 51 em relação ao dito plano vertical (V), * prover um segundo conjunto de tubos secundários (95), em que os tubos secundários do segundo conjunto são tubos de condensação de fileira única colocados em paralelo e inclinados no dito ângulo 62 em relação ao dito plano vertical (V) de modo que o ângulo de abertura ô = 51+52 seja formado entre o dito primeiro conjunto de tubos secundários (92) e o dito segundo conjunto de tubos secundários (95),

* prover pelo menos um primeiro conjunto de tubos terciários (93), em que os tubos terciários do primeiro conjunto são colocados em paralelo e inclinados no dito ângulo 51 em relação ao dito plano vertical (V), de preferência os ditos tubos terciários são tubos de condensação de fileira única,

* fornecer o vapor de escape para extremidades inferiores dos tubos primários do dito primeiro conjunto de tubos primários (91) e do dito segundo conjunto (94) de tubos primários,

* coletar em extremidades de tubo superiores primários do primeiro conjunto de tubos primários um primeiro vapor restante que não é condensado no primeiro conjunto de tubos primários e fornecer o dito primeiro vapor restante para extremidades superiores dos ditos tubos secundários do dito primeiro conjunto de tubos secundários (92),

* coletar em extremidades de tubo superiores primários do segundo conjunto de tubos primários (94) um segundo vapor restante que não é condensado no segundo conjunto de tubos primários e fornecer o dito segundo vapor restante para extremidades superiores de tubos secundários do dito segundo conjunto de tubos secundários (95),

* coletar em extremidades inferiores dos tubos secundários do primeiro e do segundo conjunto de tubos secundários um vapor restante adicional que não é condensado nos tubos secundários do primeiro e do segundo conjunto de tubos secundários e fornecer o dito vapor restante adicional para extremidades inferiores dos ditos tubos terciários do dito pelo menos primeiro conjunto de tubos terciários (93),

* evacuar gases não condensáveis em extremidades de tubo superiores terciários do pelo menos primeiro conjunto de tubos terciários (93),

* coletar condensado dos tubos primários do primeiro e do segundo conjunto de tubos primários, dos tubos secundários do primeiro e do segundo conjunto de tubos secundários e dos tubos terciários do pelo menos primeiro conjunto de tubos terciários e drenar o condensado coletado em direção a um tanque coletor de condensado.