BR122021020310B1 - Condensador de vapor industrial resfriado por ar de minitubo - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se ao condensador de vapor industrial resfriado por ar elevado por campo de grande escala tendo 10 feixes de trocador de calor por célula disposto em cinco pares em um formato de V, cada feixe de trocador de calor tendo quatro trocadores de calor primários e quatro trocadores de calor secundários em que cada trocador de calor secundário é pareado com um único trocador de calor primário. Quatro condensadores primários são dispostos de modo que os tubos sejam horizontais, enquanto os coletores de vapor de entrada em uma extremidade dos tubos são perpendiculares aos tubos do condensador primário, ou seja, paralelos ao eixo transversal do feixe. O vapor entra nos pequenos coletores de vapor de entrada de abaixo. Dimensões transversais dos tubos são 200 mm de largura com uma altura transversal menor que 10 mm com aletas que são 10 mm em altura, dispostas em 9 a 12 aletas por polegada.

Description

[001] Dividido do BR112018076003-0 depositado em 21/06/2017.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO

[002] A presente invenção refere-se aos condensadores de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala.

DESCRIÇÃO DO ANTECEDENTE

[003] O atual tubo com aletas usado na maioria dos condensado res de vapor industriais de ar comprimido de grande escala (ACC) usa um tubo achatado que tem aproximadamente 11 metros de comprimento por 200 mm de largura (também conhecido como "comprimento de percurso aéreo") com direção semicircular e bordas de arrasto e altura externa de 18,7 mm (perpendicular ao comprimento do percurso de ar). A espessura da parede do tubo é de 1,35 mm. As barbatanas são soldadas em ambos os lados planos de cada tubo. As aletas são geralmente de 18,5 mm de altura, espaçadas em 11 aletas por polegada. A superfície da aleta possui um padrão ondulado para aumentar a transferência de calor e ajudar a rigidez da aleta. O espaçamento padrão entre os tubos, de centro a centro, é de 57,2 mm. Os tubos representam aproximadamente um terço da área da face transversal (perpendicular à direção do fluxo de ar); enquanto as aletas constituem quase dois terços da área da face da seção transversal. Há um pequeno espaço entre as pontas das aletas adjacentes de 1,5 mm. Para condições ambientais de verão, a velocidade máxima do vapor através dos tubos pode ser tipicamente tão alta quanto 28 mps, e mais tipicamente de 23 a 25 mps. O desenho combinado de uma estrutura em A, juntamente com esses tubos e aletas, foi otimizado com base no comprimento do tubo, no espaçamento das aletas, na altura e na forma da aleta e no comprimento da passagem aérea. Os tubos com aletas são montados em feixes de trocadores de calor, tipicamente 39 tubos por feixes de trocadores de calor, e 10 a 14 feixes são dispostos em dois feixes dispostos juntos em uma única estrutura em A por ventilador. O ventilador está normalmente abaixo da estrutura em A forçando o ar para cima através dos feixes. O desenho geral do tubo e da aleta e a queda de pressão do ar da combinação de tubo e aleta também foram otimizados para corresponder à capacidade de movimentação de ar dos ventiladores grandes (até 38 pés de diâmetro) operando em 200 a 250 hp. Esse arranjo otimizado permaneceu relativamente inalterado em muitos fabricantes diferentes desde a introdução do conceito de tubo elíptico de linha única, há mais de 20 anos.

[004] O ACC da estrutura em A típico descrito acima inclui tanto os pacotes de condensadores do 1° estágio ou "primários" quanto os pacotes do 2° estágio ou "secundários". Cerca de 80% a 90% dos feixes de trocadores de calor são 1° estágio ou condensador primário. O vapor entra no topo dos feixes condensadores primários e o condensado e algum vapor sai do fundo. A primeira configuração do estágio é termica- mente eficiente; no entanto, não fornece um meio para remover gases não condensáveis. Para varrer os gases não condensáveis através dos feixes do 1° estágio, 10% a 20% dos feixes de trocadores de calor são configurados como segundo estágio ou condensadores secundários, tipicamente intercalados entre os condensadores primários, que retiram vapor do coletor de condensado inferior. Neste arranjo, o vapor e os gases não condensáveis percorrem os condensadores da 1a fase à medida que são atraídos para o fundo do condensador secundário. À medida que a mistura de gases passa pelo condensador secundário, o restante do vapor se condensa, concentrando os gases não condensáveis. Os topos dos condensadores secundários estão ligados a um distribuidor de vácuo que remove os gases não condensáveis do sistema.

[005] Variações ao arranjo padrão ACC da técnica anterior foram divulgadas, por exemplo, nos documentos US 2015/0204611 e US 2015/0330709. Essas aplicações mostram os mesmos tubos com ale- tas, mas são drasticamente encurtados e depois organizados em uma série de pequenos da estrutura em As, normalmente cinco da estrutura em As por ventilador. Parte da lógica é reduzir a queda de pressão do vapor, que tem um pequeno efeito na capacidade total no verão, mas maior efeito nas condições de inverno. Outra parte da lógica é soldar o duto do coletor de vapor superior a cada um dos feixes na fábrica e enviá-los juntos, economizando assim o dispendioso trabalho de solda-gem de campo. O efeito líquido deste arranjo, com o coletor de vapor conectado na fábrica e enviado com os feixes de tubos, é uma redução do comprimento do tubo para acomodar o coletor em um contêiner de transporte de cubo alto padrão. Como os tubos são mais curtos e, portanto, a quantidade total de área de superfície é reduzida, a capacidade comparativa para o desenho padrão de armação simples de dimensão global similar, a condição de verão, é reduzida em cerca de 3%.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] As invenções apresentadas aqui são 1) um novo desenho do tubo para uso em sistemas de trocador de calor, incluindo, entre outros, condensadores de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala; e 2) um novo desenho para condensadores de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala para redes elétricas e similares, ambos aumentam significativamente a capa-cidade térmica do ACC enquanto, em algumas configurações, reduzem o material. Vários aspectos e/ou modalidades das invenções são apresentadas abaixo:

[007] De acordo com uma modalidade preferida da invenção do desenho do tubo, as dimensões transversais dos tubos são 200 mm de largura (comprimento do percurso do ar), como a técnica anterior, mas com uma altura transversal (perpendicular ao comprimento do percurso do ar) menor que 10 mm, preferivelmente 4-10 mm, mais preferivelmente 5,0-9 mm, ainda mais preferivelmente 5,2-7 mm, e mais preferivelmente 6,0 mm em altura (ainda "largura do tubo externo"), com aletas que têm 8-12 mm em altura, preferivelmente 10mm em altura, disposto em 8-12 aletas por polegada, preferivelmente 11 aletas por polegada. De acordo com uma modalidade preferida adicional, aletas reais podem ter 16-22mm em altura, preferivelmente 18,5mm em altura, e atravessar o espaço entre dois tubos adjacentes, efetivamente tornando 8-1 mm da aleta disponível a cada tubo em cada lado.

[008] A fabricação de tubos de seção transversal menores (mesmo comprimento de percurso de ar, mas altura significativamente menor) é diretamente contrária à atual visão prevalecente na arte de que os tubos devem ser feitos com uma seção transversal tão grande quanto possível para acomodar o maciço volumes de vapor que são produzidos por uma usina de energia de grande escala e porque os tubos maiores reduzem os custos. Embora os custos deste arranjo sejam significativamente mais do que o arranjo de tubos da técnica anterior, os inventores descobriram inesperadamente que os aumentos de eficiência com os tubos de menor altura (na modalidade mais preferida excedendo 30% maior eficiência em comparação com os tubos da técnica anterior) compensar o aumento do custo. Este novo desenho de tubo pode ser utilizado em condensadores de vapor industrial resfriado por ar levantado em campo de grande escala da técnica anterior (por exemplo, como descrito na secção de fundo), ou pode ser usado em conjunto com o novo desenho de ACC descrito abaixo.

[009] Voltando ao novo desenho para condensadores de vapor in dustrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala, uma característica principal desta invenção, é que os múltiplos condensadores primários e secundários estão dispostos num novo desenho que reduz os custos do coletor de vapor e também aumenta significativamente a capacidade térmica ao mesmo tempo, permitindo fácil transporte contentorizado e soldadura de campo mínima.

[0010] De acordo com uma modalidade desta invenção, o desenho apresenta 10 feixes de trocador de calor por célula dispostos em cinco pares como "V's" (uma configuração que é invertida em comparação com arranjos ACC padrão da técnica anterior). De acordo com uma modalidade alternativa, os feixes podem ser dispostos em um arranjo de armação A, mas tais torções requerem dutos adicionais e, portanto, custos.

[0011] Na disposição preferida, cada feixe de trocador de calor tem quatro trocadores de calor primários e quatro trocadores de calor secundários em que cada trocador de calor secundário é pareado com um único trocador de calor primário. De acordo com uma modalidade alternativa, apenas um trocador de calor secundário é fornecido por núcleo de trocador de calor; mas, combinar cada trocador de calor secundário a um único trocador de calor primário tem a vantagem de minimizar o distribuidor de ar da tubulação do condensador. De acordo com modalidades alternativas adicionais, três ou ainda dois ou cinco ou mais trocadores de calor podem ser fornecidos por núcleo de trocador de calor, com trocas subsequentes de capacidade e custo.

[0012] De acordo com a modalidade preferida, quatro condensado res primários são dispostos de modo que os tubos sejam horizontais, enquanto os coletores de vapor de entrada em uma extremidade dos tubos são alinhados em paralelo com o eixo transversal do feixe. Esse arranjo permite que o vapor entre os pequenos coletores de vapor de entrada de abaixo. De acordo com uma modalidade alternativa, o vapor pode ser introduzido de cima, mas essa modalidade requer mais canalização.

[0013] De acordo com a modalidade preferida, a largura vertical de cada feixe tem 91 polegadas (2,3m) a 101 polegadas (2,57m).

[0014] O comprimento preferido do feixe é 41 pés a 43 pés, mas vários outros comprimentos mais curtos podem ser fornecidos, incluindo 38 pés. De acordo com uma modalidade, dois dos pequenos condensadores secundários podem ser fixados aos condensadores primários localmente com muito pouco custos de soldagem de campo adicionais. Essa modalidade é particularmente útil no caso que o comprimento central desejado é maior que um comprimento do recipiente de envio.

[0015] De acordo com uma modalidade preferida, para feixes com quatro condensadores primários, cada comprimento do feixe horizontal tem um comprimento do tubo de 2,2m a 2,8m. Para feixes com cinco condensadores primários por feixe, cada comprimento do feixe horizontal tem um comprimento do tubo de 1,75m a 2,25m, e preferivelmente 2,0 m. O coletor de vapor e o coletor de saída têm uma largura preferida (perpendicular ao comprimento vertical do coletor) de 0,065m a 0,10m, preferivelmente 0,075m. Cada condensador primário é preferivelmente fixado diretamente a um condensador secundário tendo tubos com ale- tas tendo eixos longitudinais que são alinhados paralelos ao eixo transversal do feixe, configurado para receber vapor da parte inferior e preferivelmente dimensionado para ter uma área de face de 10% a 20% da área de face de seu condensador primário correspondente, e neste caso de um condensador primário tendo dimensão de 2,3m por 2,4m, o condensador secundário é, por exemplo, 0,20m a 0,45m amplo, preferivelmente 0,31m amplo.

[0016] De acordo com a modalidade preferida, um feixe de trocador de calor consiste, em uma extremidade à outra do seguinte: um pequeno condensador secundário (10-20% da área de face da bobina primária correspondente) tendo tubos que são alinhados em paralelo ao eixo transversal do feixe, seguido por um tamanho total condensador primário com tubos horizontais (alinhados em paralelo ao eixo longitudinal do feixe), com um distribuidor de ar condensado entre o condensador primário e o condensador secundário que é conectado ao longo de seu lado às saídas dos tubos do condensador primário e conectados em sua base à entrada do condensador secundário para entregar vapor remanescente e gases não condensáveis diretamente ao condensador secundário. O coletor de entrada de vapor está na extre-midade distante do primeiro condensador primário. O segundo condensador primário e o segundo secundário são espelhados do primeiro, completando a primeira metade do feixe de trocador de calor. A segunda metade do trocador de calor espelha a primeira metade.

[0017] Feixes são então pareados juntos, preferivelmente em estru turas em V. Isso traz dois conjuntos de quatro entradas de vapor a duas únicas pequenas áreas. Essas quatro entradas podem ser unidas a um único riser de vapor emanando de um grande duto de vapor abaixo, e conectado juntos através de um adaptador um a quatro. Nenhuma soldagem do coletor de vapor pelo comprimento dos feixes é necessária. Conforme discutido acima, estruturas em A podem ser usadas, mas são menos rentáveis porque a construção tradicional do ACC de armação A requer que os dutos de vapor sejam colocados acima das bobinas/fei- xes, ao invés de abaixo.

[0018] O vapor é entregue ao feixe de trocador de calor através de um duto de vapor. Risers entregam o vapor do duto de vapor ao trocador de calor entradas que, por sua vez, entrega o vapor aos coletores de entrada de vapor. Os coletores de entrada de vapor entregam o vapor aos tubos do condensador primário horizontalmente orientados. Muito do vapor condensa para água líquida conforme atravessa os tubos do condensador primário. Os tubos do condensador primário terminal no distribuidor de ar condensado que recebe o condensado e o vapor remanescente (incluindo gases não condensáveis). A base do distribuidor de ar condensado tem uma porção do "pé" que se estende sob e abre na base do condensador secundário. O condensado coleta na base do distribuidor de ar condensado, onde é entregue a um tubo de coleta de condensado. Enquanto isso, o vapor remanescente, incluindo gases não condensáveis é removido do distribuidor de ar condensado para cima através do condensador secundário. Conforme o vapor remanescente condensa, o condensado percorre para baixo através do condensador secundário, ao pé do distribuidor de ar condensado e ao tubo de coleta de condensado. Os gases não condensáveis saem do condensador secundário através de um tubo de coleta não condensável.

[0019] Como discutido, este novo desenho de ACC pode ser usado com tubos que têm configuração e área da secção transversal da técnica anterior (200 mm x 18,7 mm), caso em que o aumento na eficiência é de aproximadamente 5%. Alternativamente, este novo desenho de ACC pode ser utilizado com tubos com o novo desenho aqui descrito (200 mm x menos de 10 mm), em que o aumento de eficiência, comparado com o da estrutura em A da técnica anterior com configurações de tubo padrão é de aproximadamente 22%.

[0020] De acordo com uma modalidade adicional alternativa, o novo desenho de ACC da presente invenção pode ser usado com 100 mm por 5mm a 7mm tubos tendo aletas de deslocamento. Essa modalidade produz um aumento total na capacidade de 17,5%) conforme comparado com a configuração de ACC padrão com tubos padrão, com uma redução no tubo e custos da aleta de aproximadamente 40% com uma redução simultânea de peso do feixe suportado. De acordo com essa modalidade, os feixes também pesarão aproximadamente 60% da técnica anterior dos feixes e, portanto, devem ser mais facilmente suportados dentro da nova Estrutura ACC.

[0021] De acordo com uma modalidade adicional, o novo desenho de ACC da presente invenção pode ser usado com 200mm por 5mm a 7mm de tubos tendo aletas do tipo "ponta de flecha" dispostas em aletas de 9,8 por polegada. Essa modalidade produz um aumento total na capacidade de mais que 30% conforme comparado à configuração de ACC padrão com tubos padrão.

[0022] De acordo com uma modalidade adicional, o novo desenho de ACC da presente invenção pode ser usado com 120mm por 5mm a 7mm de tubos tendo aletas do tipo "ponta de flecha" dispostas em aletas de 9,8 por polegada. Esta modalidade produz um aumento total na capacidade maior que 17% conforme comparado à configuração de ACC padrão com tubos padrão. Ainda, de acordo com uma modalidade adicional, o novo desenho de ACC da presente invenção pode ser usado com tubos de 140mm por 5mm a 7mm tendo aletas do tipo "ponta de flecha" dispostas em aletas de 9,8 por polegada. Esta modalidade produz um aumento total na capacidade maior que 23% conforme comparado à configuração de ACC padrão com tubos padrão. Enquanto as configurações de 120mm e 140mm não produzem quase o mesmo aumento na capacidade como a configuração de 200mm, ambas as configurações de 120mm e 140 mm reduziram materiais e peso em comparação com o desenho de 200mm.

[0023] Para uma divulgação da estrutura das aletas do tipo ponta de flecha discutidas acima, a divulgação do Pedido Norte-Americano No. 15/425.454, depositado em 6 de fevereiro de 2017 é incorporado aqui em sua totalidade.

[0024] De acordo ainda com outra modalidade, o novo desenho de ACC da presente invenção pode ser usado com tubos tendo aletas "com venezianas", que formam aproximadamente bem como aletas de deslocamento, e são mais recentemente disponíveis e mais fáceis de fabricar.

[0025] Com a técnica anterior, as aletas e tubos do permutador de calor são brasados em conjunto, um tubo de cada vez. De acordo com a presente invenção, com esses feixes menores e tubos menores, é possível soldar vários tubos com aletas como um único conjunto, reduzindo os custos de fabricação, eliminando um espaço de ar entre os tubos com aletas que prejudica o desempenho e proporcionando uma estrutura forte entre as paredes adjacentes do tubo para evitar o seu colapso sob vácuo. Além disso, é obtida uma área superficial significativa para as aletas e tubos com a disposição da presente invenção, especialmente porque a área total para transferência de calor é limitada pelo tamanho da porta do contentor de transporte. Como o comprimento do tubo ou a largura do feixe não é reduzido pelo coletor de vapor necessário para outros desenhos, esse arranjo fornece uma área de troca de calor mais efetiva por unidade do tamanho de um contêiner de transporte do que qualquer outro desenho.

[0026] Em resumo, o ganho total em capacidade de condensação de vapor e redução de custo para a presente invenção comparado a um dispositivo de tamanho equivalente da técnica anterior é tanto quanto 33%, a uma potência de ventilador constante por ventilador. Para um ACC de múltiplas células, o número de ventiladores pode ser reduzido porque cada célula tem maior capacidade e menos células são necessárias para fazer o serviço de condensação de vapor, a potência total do ventilador pode ser reduzida em mais de 25%.

[0027] Adicionalmente, o desenho de ACC da presente invenção pode ser localizado mais facilmente, requerendo menos espaço total dentro da usina.

[0028] Certamente, é fornecido de acordo com uma modalidade da invenção, um condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala conectado a uma instalação de produção de vapor industrial, tendo uma pluralidade de pares de feixes de trocador de calor, cada par de feixes de trocador de calor disposto em uma configuração em formato de V, e cada feixe de trocador de calor tendo um eixo longitudinal e um eixo transversal perpendicular a seu eixo longitudinal, cada feixe de trocador de calor compreendendo uma pluralidade de coletores de entrada de vapor, uma pluralidade de seções do condensador primário, uma pluralidade de distribuidores de ar condensado de saída, e pelo menos uma seção do condensador secundário; cada condensador primário compreendendo uma pluralidade de tubos com aletas cada um tendo um eixo longitudinal paralelo a um eixo longitudinal do feixe de trocador de calor eixo correspondente; cada condensador secundário compreendendo uma pluralidade de tubos com aletas cada um tendo um eixo longitudinal paralelo a um eixo transversal do trocador de calor correspondente; cada um dos ditos coletores de entrada de vapor tendo um eixo longitudinal paralelo a um eixo transversal do trocador de calor correspondente, cada coletor de entrada de vapor configurado para receber vapor de um coletor de distribuição de vapor localizado abaixo dos ditos feixes do trocador de calor e para distribuir vapor a uma primeira extremidade da dita pluralidade de tubos com aletas em um condensador primário correspondente; cada um dos ditos distribuidores de ar condensado de saída tendo um eixo longitudinal paralelo a um eixo transversal do trocador de calor correspondente e conectado em um primeiro lado a uma segunda extremidade da dita pluralidade de tubos com aletas em um condensador primário correspondente para coletar condensado, vapor não condensado, e gases não condensáveis destes; cada dito distribuidor de ar condensado de saída conectado em uma extremidade inferior a uma extremidade inferior pelo menos de uma dita seção do condensador secundário, cada um dos ditos distribuidores de ar condensado de saída ainda conectados em uma extremidade inferior a um tubo de coleta de condensado, e cada dita seção do condensador secundário conectado em uma extremidade superior a um tubo de coleta não condensá- vel.

[0029] É ainda fornecido de acordo com uma modalidade da inven ção um condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala compreendendo números iguais de condensador primário e secundário, cada segundo condensador pare- ado com um único condensador primário.

[0030] É ainda fornecido, de acordo com uma modalidade da inven ção, um condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala, em que cada feixe de trocador de calor compreende quatro condensadores primários e quatro condensadores secundários, em que a orientação da esquerda para a direita de cada dito par de condensador primário/condensador secundário é revertido com relação a um par de condensador primário/condensador secundário adjacentes, de modo que um primeiro dos dois ditos coletores de entrada de vapor em um feixe de trocador de calor são diretamente adjacentes entre si e um segundo dos dois dos ditos coletores de entrada de vapor no mesmo feixe de trocador de calor são diretamente adjacentes entre si.

[0031] É ainda fornecido, de acordo com uma modalidade da inven ção, um condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala, em que as extremidades inferiores dos ditos coletores de entrada de vapor de um primeiro feixe de trocador de calor são adjacentes às extremidades inferiores de coletores de entrada de vapor em um segundo feixe de trocador de calor em um par de feixes do trocador de calor.

[0032] É ainda fornecido, de acordo com uma modalidade da inven ção, um condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala em que as extremidades inferiores dos ditos dois coletores de entrada de vapor adjacentes de um primeiro feixe de trocador de calor e extremidades inferiores de dois coletores de entrada de vapor adjacentes de um segundo feixe de trocador de calor em um par de feixes do trocador de calor são conectados a uma primeira extremidade de um adaptador do coletor de vapor de um a quatro, e em que uma segunda extremidade do dito adaptador do coletor de vapor de um a quatro é conectado a um coletor de fornecimento de vapor.

[0033] É ainda fornecido, de acordo com uma modalidade da inven ção, a condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala em que a dita pluralidade de tubos com aletas nos ditos condensadores primários têm um comprimento de 2,0m a 2,8m, uma largura transversal de 200 mm e uma altura transversal de 4-10 mm.

[0034] É ainda fornecido, de acordo com uma modalidade da inven ção, um condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala em que os tubos no condensador primário têm uma altura transversal de 5,2-7 mm.

[0035] É ainda fornecido, de acordo com uma modalidade da inven ção, um condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala em que os tubos no condensador primário têm uma altura transversal de 5,9 mm.

[0036] É ainda fornecido, de acordo com uma modalidade da inven ção, um condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala em que a pluralidade de tubos com aletas nos ditos condensadores primários têm aletas fixadas aos lados planos dos ditos tubos, as ditas aletas tendo uma altura de 10mm, e espaçadas em 9 a 12 aletas por polegada.

[0037] É ainda fornecido, de acordo com uma modalidade da inven ção, um condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala em que a dita pluralidade de tubos com aletas nos ditos condensadores primários têm aletas fixadas aos lados planos dos ditos tubos, as ditas aletas tendo uma altura de 18 mm a 20 mm atravessando um espaço entre tubos adjacentes e entrando em contato com os tubos adjacentes, as ditas aletas espaçadas de 9 a 12 aletas por polegada.

[0038] É ainda fornecido, de acordo com uma modalidade da inven ção, um condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala em que uma área de face de todos os condensadores secundários em um feixe de trocador de calor compreende 1020% de uma área de face de todos os condensadores primários em um mesmo feixe de trocador de calor.

[0039] É ainda fornecido, de acordo com uma modalidade da inven ção, um condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala em que dois pares de condensador primá- rio/condensador secundário são adjacentes entre si com os condensadores secundários de ambos os pares adjacentes entre si, os dois ditos condensadores secundários combinados em um único condensador secundário.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0040] A Figura 1A é uma representação da vista em perspectiva da porção da troca de calor de uma técnica anterior do condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala.

[0041] A Figura 1B é uma vista aproximada parcialmente ampliada da porção da troca de calor de um condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala da técnica anterior, mostrando a orientação dos tubos com relação ao coletor de distribuição de vapor.

[0042] A Figura 2A a representação da vista em perspectiva da por ção da troca de calor de um condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala ("ACC") de acordo com uma primeira modalidade da invenção.

[0043] A Figura 2B é vista aproximada parcialmente ampliada do dispositivo mostrado na Figura 2A, mostrando a orientação dos tubos no condensador primário.

[0044] A Figura 3 é uma representação da vista lateral da porção da troca de calor de um ACC de acordo com uma modalidade preferida da invenção.

[0045] A Figura 4 é uma vista lateral aproximada da conexão entre um riser de vapor e distribuidores de ar de vapor correspondentes na base da porção da troca de calor de um ACC de acordo com uma modalidade da invenção.

[0046] A Figura 5 é uma vista da extremidade do conjunto de riser de vapor/elemento de transição/coletor de vapor para um ACC de acordo com uma modalidade da invenção.

[0047] A Figura 6 é uma vista em perspectiva do corte transversal de um tubo de ACC e aletas da técnica anterior.

[0048] A Figura 7 é uma vista em perspectiva de uma primeira mo dalidade de um minitubo e aletas de acordo com a presente invenção.

[0049] A Figura 8 é uma vista lateral de um condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala de acordo com uma modalidade da invenção com pares do feixe de trocador de valor em formato de V tendo o arranjo do condensador primário e do condensador secundário mostrado na Figura 2A.

[0050] A Figura 9 é uma vista da extremidade do condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala mostrado na Figura 8.

[0051] A Figura 10 é uma vista superior do condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala mostrado na Figura 8.

[0052] A Figura 11 é uma vista em perspectiva do desenho de um feixe do tubo com aletas do condensador primário de acordo com uma modalidade da invenção.

[0053] A Figura 12 é uma fotografia da vista em perspectiva do feixe do tubo com aletas do condensador primário renderizado no desenho da Figura 11.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0054] ACC em formato de V com Condensadores Primários Hori zontais e Condensadores Secundários Perpendiculares

[0055] Com referência às Figuras 2A, 2B, e 3, o par de feixe 2 pode ser construído unindo dois feixes 4 em uma configuração em V. Cada feixe 4 é construído por quatro condensadores primários 6 e quatro condensadores secundários 8, cada condensador secundário 8 pareados com um único condensador primário 6. Tubos 10 nos condensadores primários 6 são dispostos de modo que os tubos 10 sejam horizontais, enquanto os coletores de vapor de entrada 12 em uma extremidade dos tubos são alinhados paralelos ao eixo transversal do feixe. Esse arranjo permite que o vapor entre nos pequenos coletores de vapor de entrada 12 de baixo. Os tubos 14 no condensador secundário 8 são semelhantemente alinhados paralelos ao eixo transversal do feixe. A altura vertical preferida de cada feixe é 91 polegadas (2,3m) a 101 polegadas (2,57m) e o comprimento preferido do feixe é 38 pés a 45 pés.

[0056] De acordo com uma modalidade preferida, a medição ao longo do comprimento do feixe, cada condensador primário 6 representa 2,6 m do comprimento; cada coletor de vapor 12 e distribuidor de ar de saída de condensado 16 representa 0,3 m do comprimento, e cada feixe secundário 8 representa 0,4 m do comprimento. Em qualquer evento, cada feixe secundário 8 representa 10% a 20% da área de face do tubo com aletas de todo o feixe de trocador de calor.

[0057] Continuando a referência às Figuras 2A e 3, o feixe de tro cador de calor preferido de acordo com a invenção consiste, em uma extremidade à outra do seguinte: condensador secundário 8 com tubos 14 cujos eixos longitudinais são orientados paralelos ao eixo transversal do feixe, seguidos por um distribuidor de ar condensado de saída 16 (aproximadamente 3 polegadas no tamanho) adjacentes ao condensador secundário 8 e comunicar vapor de um condensador primário 6 diretamente ao condensador secundário 8, seguido por um tamanho total condensador primário 6 com tubos horizontais 10. De acordo com uma modalidade preferida, cada distribuidor de ar condensado 16 tem um pé 28 em sua base que se estende abaixo e abre em seu condensador secundário correspondente 8. O coletor de entrada de vapor 12 (aproximadamente 0,20 a 0,25 m por lado) está na extremidade distante do primeiro condensador primário 6. O segundo conjunto de condensadores primários e secundários é espelhado do primeiro, completando a primeira metade do trocador de calor. A segunda metade do trocador de calor espelha a primeira metade. Os condensadores secundários adjacentes conforme mostrado na Figura 2A e no centro da Figura 3 podem ser combinados em um único condensador secundário. Condensado coletado na base do distribuidor de ar condensado 16 flui ao tubo de coleta de condensado 30. Gases não condensáveis são removidos do topo dos condensadores secundários 8 ao tubo de coleta não conden- sável 32.

[0058] Os feixes são então pareados juntos, preferivelmente em es truturas em V. Esse arranjo, como é mostrado nas Figuras 2A e 3, traz dois conjuntos de quatro entradas de vapor 18 a duas pequenas áreas únicas. Estas quatro entradas podem ser unidas a um único riser de vapor 20 emanando de um grande duto de vapor 22, e conectados juntos através de um a quatro adaptadores 24, consulte as Figuras 4 e 5. Nenhuma soldagem do coletor de vapor pelo comprimento dos feixes é necessária. Estruturas em A podem ser usadas, mas são menos custo efetivas.

[0059] Em comparação com os desenhos divulgados no pedido de patente publicado norte-americano US 2013/0312932, pedido de patente publicado norte-americano N°. 2015/0204611, e pedido de patente publicado norte-americano N°. 2015/0330709, a modalidade acima descrita da presente invenção aumenta a capacidade térmica em 13%.

[0060] Em comparação com a real tecnologia de da estrutura em A convencional, a modalidade acima descrita da presente invenção utilizando tubos primários tendo forma e área transversal padrão (200 mm x 18,7 mm), ver, por exemplo, a Figura 6 (exceto o comprimento do tubo), aumenta a capacidade térmica em 5% e reduz substancialmente o custo instalado em um grau similar.

[0061] De acordo com uma modalidade mais preferida, o novo de senho de ACC descrito acima pode ser usado em conjunto com o tubos do condensador primário tendo dimensões transversais de 200 mm de largura (comprimento do percurso do ar) com uma altura transversal (perpendicular ao comprimento do percurso do ar) menor que 10 mm, preferivelmente 4-10 mm, mais preferivelmente 5,0-9 mm, ainda mais preferivelmente 5,2-7 mm, e mais preferivelmente 5,9 mm em altura, com aletas que têm 8-12 mm em altura, preferivelmente 10mm em altura, dispostas em 8-12 aletas por polegada, preferivelmente 11 aletas por polegada. (Figura 7). De acordo com essa modalidade preferida, um aumento adicional na capacidade de 17% é fornecido, resultando em um aumento combinado sobre a técnica anterior do desenho da estrutura em A com tubos padrão de 30%), para uma única célula em constante energia do ventilador.

[0062] De acordo com a modalidade preferida adicional, aletas reais podem ter 16-22mm em altura, preferivelmente 18,5mm em altura, e atravessar o espaço entre dois tubos adjacentes, efetivamente tornando 8-11 mm de aleta disponível a cada tubo em cada lado.

[0063] A descrição do tipo e da dimensão da aleta acima não se destina a limitar a invenção. Os tubos da invenção aqui descritos podem ser utilizados com aletas de qualquer tipo sem se afastarem do escopo da invenção.

Claims (6)

1. Condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala conectado a uma instalação de produção de vapor industrial, caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de pares de feixes de trocadores de calor (4), cada par de feixes de trocadores de calor (4) dispostos em uma configuração em forma de V ou A e cada feixe de trocador de calor (4) tendo um eixo longitudinal e um eixo transversal perpendicular ao seu eixo longitudinal, cada feixe de trocador de calor (4) compreendendo pelo menos uma seção de condensador (8) com uma pluralidade de tubos aletados (14) paralelos dispostos em uma fileira, cada um fixado em uma primeira extremidade a um coletor (28) disposto perpendicularmente aos eixos longitudinais dos referidos tubos aletados (14); em que a referida pluralidade de tubos aletados (14) tem um comprimento de 2,0 m a 2,8 m, uma largura de seção transversal de 100 a 200 mm e uma altura de seção transversal de menos de 10 mm.

2. Condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida pluralidade de tubos aletados (14) tem uma altura de seção transversal de 4-10 mm.

3. Condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os referidos tubos (14) têm uma altura de seção transversal de 5,2-7 mm.

4. Condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os referidos tubos (14) têm uma altura de seção transversal de 6,0 mm.

5. Condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida pluralidade de tubos aletados (14) tem aletas presas aos lados planos dos referidos tubos (14), as referidas aletas tendo uma altura de 9 a 10 mm e espaçadas a 6 a 12 barbatanas por polegada (25,4 mm).

6. Condensador de vapor industrial resfriado por ar levantado por campo de grande escala, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida pluralidade de tubos aletados (14) tem aletas presas aos lados planos dos referidos tubos (14), as referidas aletas tendo uma altura de 18 mm a 20 mm, abrangendo um espaço entre tubos (14) adjacentes e em contato com os tubos (14) adjacentes, as referidas aletas espaçadas de 6 a 12 aletas por polegada (25,4 mm).

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