CS241672B1

CS241672B1 - Pipe heat exchanger

Info

Publication number: CS241672B1
Application number: CS844684A
Authority: CS
Inventors: Jir Altmann; Vratislav Mojzis; Josef Zakravsky; Josef Kuratko
Original assignee: Jir Altmann; Vratislav Mojzis; Josef Zakravsky; Josef Kuratko
Priority date: 1984-06-20
Filing date: 1984-06-20
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS468484A1

Abstract

Řešení se týká trubkového výměníku tepla s nejméně jednou trubkovnicí přivařenou do pláště, který má na vnějším obvodu trubkového svazku neotrubkovaný pás. Jde o trubkové výměníky tepla nebo o kotle na odpadní teplo, u nichž je třeba v místě spoje trubkovnice s pláštěm snížit teplotní gradient, a tím snížit teplotní namáhání v tomto konstrukčním spoji. K ochraně svarového spoje trubkovnice s pláštěm je na plášť připevněn stínicí plech, tvořící v řezu přímku či lomenou přímku, případně obecnou křivku a dosahující až k čelu trubkovnice.The present invention relates to a tubular heat exchanger with at least one tube plate welded into a jacket having a tubular outer circumference bundle uncoated strip. It's about tubular heat exchangers or boilers on waste heat that is needed at the joint site tube sheet with sheath to reduce temperature gradient thereby reducing the thermal stress in this construction joint. To protect the welded joint of the tube sheet with a sheath, a shading sheet is attached to the sheath forming a straight line or a broken line, possibly a general curve and reaching up to the tube sheet face.

Description

Vynález se týká trubkového výměníku tepla s nejméně jednou trubkovnicí přivařenou do pláště, který má na vnějším obvodu trubkového svazku neotrubkovaný pás. Jde o trubkové výměníky tepla nebo o kotle na odpadní teplo, u nichž je třeba v místě spoje trubkovnice s pláštěm snížit teplotní gradient, a tím snížit teplotní namáhání v tomto konstrukčním spoji.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a tube heat exchanger having at least one tube sheet welded to a housing having an unattruded strip on the outer periphery of the tube bundle. These are tubular heat exchangers or waste heat boilers, in which the temperature gradient at the joint of the tubesheet to the jacket has to be reduced and thus the thermal stress in the structural joint must be reduced.

Dosud známé trubkové výměníky a kotle na odpadní teplo mají plášť opatřen vnější izolací, nebo vnitřní izolací, případně mají izolována čela trubkovnic. Vnitřní izolací nebo izolací čela trubkovnice je řešeno snižování provozní teploty izolované součásti; vnější izolace snižuje množství prostupujícího tepla z aparátu, avšak zvyšuje teplotu stěny. U trubkových výměníků tepla nebo kotlů na odpadní teplo, u nichž není možno z technologických, výrobních či montážních důvodů provést· tuto vnitřní izolaci pláště či čela trubkovnice, vznikají v místě spoje trubkovnice s pláštěm vysoké teplotní gradienty, které následně vyvolávají teplotní namáhání v místě spoje. Tyto teplotní gradienty vznikají tím, že spoj trubkovnice s pláštěm je omýván pracovní látkou o dané teplotě. Dochází tak vlivem přestupu tepla k vyrovnávání teploty pláště vzhledem k pracovní látce v již velmi malé vzdálenosti' od spoje. Cím je tato vzdálenost menší, tím více je místo spoje trubkovnice s pláštěm namáháno od teplotních napětí, protože teplota trubkovnice, která je omývána pracovními látkami z obou stran, leží mezi teplotami těchto pracovních látek.The hitherto known heat exchangers and waste heat boilers have a jacket provided with external insulation or internal insulation, eventually they have insulated tube end faces. The inner insulation or insulation of the tube sheet face reduces the operating temperature of the insulated part; external insulation reduces the amount of heat transmitted from the apparatus, but increases the wall temperature. Tubular heat exchangers or waste heat boilers, for which, due to technological, manufacturing or assembly reasons, it is not possible to perform this internal insulation of the jacket or face of the tube sheet, high temperature gradients occur at the joint of the tube sheet and the jacket. . These temperature gradients are due to the fact that the tubesheet-sheath connection is washed with a working substance of a given temperature. As a result of the heat transfer, the jacket temperature is equalized with respect to the working substance at a very short distance from the joint. The smaller this distance is, the more stress is exerted from the temperature stresses at the point of connection of the tubesheet to the sheath, since the temperature of the tubesheet, which is washed with the working substances from both sides, lies between the temperatures of these working substances.

Tento technický problém je řešen u trubkového výměníku tepla, opatřeného nejméně jednou trubkovnicí privařenou do pláště, který má na vnějším obvodu trubkového svazku neotrubkovaný pás, podle vynálezu. Jeho podstata je v tom, že k ochraně svarového spoje trubkovnice s pláštěm je na plášt připevněn stínící plech tvořící v řezu přímku či lomenou přímku, případně obecnou křivku a dosahující až k čelu trubkovnice. Stínící plech vytváří dílčí izolační prostor, který může být vyplněn tepelně izolačním materiálem nebo stagnující pracovní látkou.This technical problem is solved in a tubular heat exchanger provided with at least one tube sheet welded into a sheath having a non-tubular strip on the outer periphery of the tube bundle according to the invention. Its essence is that in order to protect the welded joint of the tubesheet to the sheath, a shielding sheet is formed on the sheath forming a straight line or angled line, or a general curve, which reaches to the face of the tubesheet. The shielding sheet creates a partial insulating space which can be filled with a thermal insulating material or a stagnant working substance.

Výhodou řešení podle vynálezu je to, že se dosáhne omezení přenosu tepla přestupem z pracovní látky pouze na přenos tepla vedením materiálu z trubkovnice do pláště či naopak. Příznivým důsledkem toho je snížení teplotního gradientu a teplotního napětí ve spoji trubkovnice s pláštěm. Při provozování trubkového výměníku tepla nebo kotle na odpadní teplo to znamená zvýšení dovoleného počtu cyklu najetí, a tedy delší doby životnosti aparátu.An advantage of the solution according to the invention is that the heat transfer is reduced by transferring from the working medium only to the heat transfer by guiding the material from the tube sheet to the jacket or vice versa. A beneficial consequence of this is a reduction in the temperature gradient and temperature stress at the tubesheet-shell connection. When operating a tube heat exchanger or a waste heat boiler, this means an increase in the number of start-up cycles and thus a longer service life of the apparatus.

Příklad provedení vynálezu!je schematicky znázorněn na výkrese, kde je vidět část trubkového výměníku tepla v místě spoje trubkovnice s pláštěm a řešení ochrany spoje, podle vynálezu.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing where a portion of a tubular heat exchanger is shown at the joint of the tubesheet to the sheath and a joint protection solution according to the invention.

Trubkový výměník tepla sestává z trubkovnice 1, z pláště 2 děleného či neděleného a z trubkového svazku 3. Trubkovnice 1 je do pláště 2 přivařena. Mezi pláštěm 2 a trubkovým svazkem 3 je vytvořen neotrubkovaný pás. K ochraně svarových spojů trubkovnice 1 s pláštěm 2 je k plášti 2 připevněn stínicí plech 4, který v řezu tvoří přímku či lomenou přímku, případně obecnou křivku, v tomto konkrétním příkladě přímku. Stínicí plech 4 dosahuje až k čéln trubkovnice 1 a spolu s částí pláště 2 a částí trubkovnice 1 vytváří dílčí izolační prostor 5, který má v řezu tvar trojúhelníku. Stínicí plech 4 kryje vzdálenost od vnitřní stěny pláště 2 k vnějším obvodovým trubkám trubkového svazku 3. Stínicí plech 4 je k plášti 2 připevněn svarovým spojem nebo rozebíratelně. Dílčí izolační prostor 5 může být vyplněn stagnující pracovní látkou nebo tepelně izolačním materiálem. Trubkový výměník tepla je opatřen vnější izolací 6. Vytvořením dílčího izolačního prostoru 5 je strmější pokles čl nárůst teploty posunut do oblasti pláště 2 až za místo připojení stínícího plechu, tj. do místa, kde není namáhán spoj trubkovnice 1 s pláštěm 2.The tubular heat exchanger consists of a tube sheet 1, a split or non-split jacket 2 and a tube bundle 3. The tube sheet 1 is welded to the jacket 2. A non-tubular strip is formed between the jacket 2 and the tube bundle 3. In order to protect the weld joints of the tubesheet 1 with the sheath 2, a shielding sheet 4 is attached to the sheath 2, which in cross-section forms a straight line or a polyline, or a general curve, in this particular example, a straight line. The shielding plate 4 extends to the front of the tube sheet 1 and together with the housing part 2 and the tube sheet part 1 forms a partial insulating space 5, which has a triangular cross-section. The shielding sheet 4 covers the distance from the inner wall of the jacket 2 to the outer circumferential tubes of the tube bundle 3. The shielding sheet 4 is attached to the jacket 2 by a welded joint or detachably. The partial insulating space 5 may be filled with a stagnant working substance or a thermal insulating material. The tubular heat exchanger is provided with external insulation 6. By creating a partial insulating space 5, the steeper drop of the temperature rise is shifted to the area of the housing 2 beyond the point of attachment of the shielding sheet, i.e. to the place where the tube tube 1 is not stressed.

V místě spoje se docílí omezení přenosu tepla přestupem z pracovní látky pouze na přenos tepla vedením materiálu z trubkovnice 1 do pláště 2 či naopak. Tím se/sníží i teplotní gradient a teplotní napětí ve spoji.At the joint, the heat transfer is reduced by transferring from the working medium to heat transfer only by passing the material from the tube sheet 1 to the jacket 2 or vice versa. This also reduces / decreases the temperature gradient and the temperature stress in the joint.

Vynálezu lze využít při navrhování trubkového výměníku tepla nebo kotle na odpadní teplo s trubkovnicí nebo trubkovnicemi přivařenými do pláště a s neotrubkovaným pásem na vnějším obvodu trubkového svazku.The invention can be used in the design of a tube heat exchanger or waste heat boiler with a tube sheet or tube sheets welded to the jacket and with a non-tubular strip on the outer periphery of the tube bundle.

Claims

SUBJECT

Tubular heat exchanger with at least one welded tube sheet having a non-tubular strip on the outer circumference of the tube bundle, characterized in that a shielding plate (4) is attached to the tube (2) to protect the welded joints of the tube sheet (1j). ) forming a straight line or hunting line by a currency or a general curve and reaching to the front of the tube sheet f).

Tubular heat exchanger according to claim 1, characterized in that the partial insulating space (5) formed under the shielding plate (4) is filled with a heat-insulating material or a stagnant working substance.