CS243531B1 - Vzduchem chlazený kondenzátor vodní páry - Google Patents

Abstract

Vzduchem chlazený kondenzátor vodní páry, použitelný s výhodou zejména v oblastech s extrémními rozdíly teplot. Kondenzátor sestává ze svazku kondenzačních a dochlazovacích trubek umístěných za sebou ve směru proudění chladicího vzduchu. Kondenzační i dochlazovací trubky jsou zaústěny do společné horní komory, zatímco spodní komora je rozdělena na dvě části. První část spodní komory, do níž jsou zaústěny kondenzační trubky, je opatřena hrdlem pro přívod páry a hrdlem pro odvod kondenzátu a druhá část spodní komory, do které jsou zaústěny dochlazovací trubky, je opatřena hrdlem pro odsávání inertů a hrdlem pro odvod kondenzátů z dochlazovacích trubek.

Description

Vynález se týká vzduchem chlazeného kondenzátoru vodní páry.

Provoz vzduchem chlazených kondenzátorů je v podstatě ve větší míře ovlivňován kolísáním teplot vzduchu, než provoz kondenzátorů chlazených vodou, ať při průtočném nebo cirkulačním režimu. Proto u vzduchu chlazených kondenzátorů použitých v oblastech s extrémními rozdíly teplot vznikají problémy, zvláště v zimním období, kdy v těchto oblastech klesají teploty vzduchu až na -50 °C a průměrné teploty nejchladnějšího dne činí -35 °C i více, se zamrzáním kondenzátu v kondenzátorových trubkách.

U dosud známých vzduchem chlazených kondenzátorů /dále jen kondenzátorů/ probíhá kondenzace uvnitř trubek, které jsou na vnější straně opatřeny žebry, která zvětšují teplosměnnou plochu 15 až 20 krát proti ploše hladké trubky. Trubky jsou uspořádány v řadách nad sebou a chladicí vzduch proudí ve směru kolmém na podélnou osu trubek.

Teplosměnné trubky jsou na obou koncích zaústěny do společných komor, z nichž jedna slouží k přívodu páry do trubek a druhá k odvodu kondenzátu. Svazky trubek jsou uspořádány svisle nebo jsou umístěny šikmo, tak že protilehlé svazky trubek tvoří sestavu sedlové střechy. V tomto případě je horní komora společná pro oba protilehlé svazky trubek a slouží k přívodu páry do rubek.

Pára proudí trubkami směrem dolů za současné kondenzace a kondenzát proudí v souproudu s parou do spodní sběrné komory, odkud je odváděn do sběrače kondenzátu. Za svazkem kondenzátorových trubek ve směru proudu vzduchu je zařazena jedna nebo více řad trubek, které slouží k ochlazení Inertních plynů a k případnému dokončení kondenzace zbylé páry.

Tato řada trubek je zaústěna do společné spodní komory se svazkem kondenzačních trubekj Inertní plyny a zbylé péry vstupují do ní a proudí odspodu nahoru. Kondenzát ze zbytků páry stéká v protiproudu dolů do společné komory. Na horním konci je tato řada zaústěna do samostatné komory, se které jeou inertní plyny odsávány.

Tento svazek doohlasovaoích trubek může být také uspořádán vedle svazku kondenzačních trubek. Regulace průtoku vzduchu svazkem trubek se provádí změnou počtu otáček ventilátoru nebo přivíráním a otevíráním žaluzií, které jsou umístěny za svazkem dochlazovacích trubek ve směru proudění vzduchu nebo kombinací obou způsobů, popřípadě postupným vyřazením ventilátorů z provozu.

U takto uspořádaných vzduchem chlazených kondenzátorů se užívá několik způsobů úprav svaz ků teplosměnných trubek pro zajištění jejich spolehlivého provozu při nízkých teplotách vzduchu. Tyto úpravy vychází ze skutečnosti, že při stejném provedení trubek v jednotlivých řadách /to je stejný průtočný průřez a stejná plocha ožebrování/ je průtok páry všemi řadami trubek stejný, ale tepelný výkon, to je množství zkondenzované páry, v důsledku rozdílných teplot vzduchu v jednotlivých řadách, klesá.

V první řadě, kde teplota vzduchu je nejnižší, při jeho teplotách pod bodem mrazu, zkondenzuje veškerá pára již v horní části trubky je kondenzát podchlazován a dochází k namrznutí kondenzátu na stěnu trubky a zamrznutí v celém průřezu trubky. V oblasti velmi nízkých teplot může tímto způsobem dojít k zamrznutí i dalších řad trubek.

K odstranění těchto nedostatků se provádí úpravy teplosměnných svazků kondenzátorů tak, aby buď jednotlivými řadami po sobě jdoucími protékalo postupně menší množství páry nebo se mění teplosměnný povrch trubek na straně vzduchu tak, aby v prvních řadách trubek kondenzovalo menší množství páry.

Průtok páry jednotlivými trubkami se reguluje vestavbou různých klapek nebo clonek v místech vstupu páry do jednotlivých řad trubek, po případě instalací parních ejektorů pro odsávání inertů z jednotlivých řad trubek zvlášť.

Změna teplosměnnýoh ploch na straně vzduchu je řešena provedením různých roztečí na trubkách jednotlivých řad, různým průměrem žeber v jednotlivých řadách, popřípadě provedením žebrování na trubkách tak, že ve spodní části mají trubky provedeno ožebrování s větší roztečí nebo menšího průměru.

Všechny tyto způsoby jsou technologicky velmi náročné a není možné je přizpůsobit, aby vyhovovaly všem režimům provozu kondenzátoru a jsou prováděny vždy na úkor optimálního využití teplosměnnýoh ploch kondenzátoru a tím i zvýšení investičních i provozních nákladů na kondenzátory.

Uvedené nevýhody jsou odstraněny u vzduchem chlazeného kondenzátoru podle vynálezu, který sestává ze svazku kondenzačních a dochlazovacích trubek umístěných za'sebou ve směru prouděni chladicího vzduchu, přičemž svazek kondenzačních trubek sestává nejméně ze dvou řad paralelně řazených žebrovaných trubek a nejméně z jedné řady dochlazovacích trubek, které jsou ke kondenzačním trubkám řazeny v sérii, jehož podstatou je, že kondenzační i dochlazovaoí trubky jsou zaústěny do společné horní komory, zatímco spodní komora je rozdělena na dvě části, přičemž první část spodní komory, do které jsou zaústěny kondenzační trubky, je opatřena hrdlem pro přívod páry a hrdlem pro odvod kondenzátu a druhá část spodní komory, do níž jsou zaústěny dochlazovaoí trubky, je opatřena hrdlem pro odsávání inertů a hrdlem pro odvod kondenzátu z dochlazovacích trubek.

Mezi kondenzační trubky a dochlazovací trubky ve směru proudu páry mohou být zařazeny převáděcí trubky, umístěné v řadě dochlazovacích trubek a zaústěné jedním koncem do horní komory a druhým koncem do druhé části spodní komory, do které jsou zaústěny i spodní, vstupní konce dochlazovacích trubek, přičemž horní konce dochlazovacích trubek jsou zaústěny do potrubí pro odsávání vzduchu a inertů, Počet převáděcích trubek činí 10 až 20 % počtu trubek dochlazovacích.

Převáděcí trubky mohou být na vnějším povrchu hladké nebo žebrované. Kondenzátor může být proveden tak, že zaústění první řady kondenzačních trubek do spodní komory je provedeno s velkým zaoblením a zaústěním dalších řad kondenzačních trubek do spodní komory má nátrubek o výšce h - j až , přičemž vstup do nátrubku je opatřen ostrou hranou a nátrubek má od třetí kondenzační řady podstatně menší průměr. Zaústění jednotlivých řad kondenzačních trubek do horní komory může být provedeno stejně jako zaústění trubek do spodní komory.

V důsledku toho, že přívod páry je uspořádán do spodní komory a pára proudí kondenzačními trubkami odspodu nahoru a kondenzát stéká v protiproudu směrem dolů, přichází stékající kondenzát ve spodní části trubek do styku s celkovým množstvím páry, ve kterém je minimální množství inertů a součinitel přestupu tepla při kondenzaci je nejvyšší. Proto také tepelný tok z kondenzující páry je dostatečně velký, aby zabránil podchlazení kondenzátu a jeho případnému namrzání i při velmi nízkých teplotách vzduchu /-40 až -50 °C/.

Dochlazovací trubky jsou umístěny v proudu ohřátého vzduchu, jehož teploty dosahují při správném vedení provozu kondenzátoru nadnulových hodnot i při nejnižších teplotách okolního vzduchu. V letním období při vysokých teplotách chladicího vzduchu probíhá kondenzace páry i v dochlazovacích trubkách.

Při takovém provozu je využito až 70 % teplosměnné plochy dochlazovacích trubek ke kondenzaci páry a 30 S k dochlazení inertních plynů a vzduchu. Při tomto druhu provozu a souproudém proudění páry a kondenzátu odshora dolů dochází k podchlazení kondenzátu oproti teplotě páry. Aby se tomu zabránilo, je možno použít i v dochlazovacích trubkách protiproudého toku páry a kondenzátu.

Příklad konstrukčního provedení vzduchem chlazeného kondenzátoru je znázorněn na připojených výkresech, kde:

Obr. 1 představuje podélný řez kondenzátorovým svazkem, který sestává ze dvou řad žebrovaných trubek kondenzačních a jedné řady žebrovaných trubek doohlazovacích uspořádaných postupně, ve směru proudu vzduchu a ze spodní a horní komory svazku.

Obr. 2 představuje příčný řez kondenzátorovým svazkem.

Obr. 3 představuje podélný řez kondenzátorovým svazkem uspořádaným pro proudění parovzdušné směsi v doohlazovacích trubkách ve směru odspodu nahoru.

Obr. 4 představuje v částečném řezu detail zaústění kondenzačních trubek do spodní komory.

Vzduchem chlazený kondenzátor v provedení podle obr. 1 a 2 sestává ze dvou řad kondenzač nich trubek £ opatřených žebry, které zvětšují přestupní plochu na straně vzduchu 20krát proti přestupní ploše·na vnitřní straně trubek a jedné řady doohlazovacích trubek £, které ma jí stejné ožebrování jako trubky £ kondenzační.

Kondenzační i doohlazovaoí trubky £, £ jsou zaústěny do společné horní komory 3. Spodní komora £ je rozdělena do dvou částí, do jedné části jsou zaústěny kondenzační trubky £, tato části je opatřena hrdlem £ pro přívod páry a hrdlem £ pro odvod kondenzátu.

Do druhé části komory £ jsou zaústěny doohlazovaoí trubky £. Tato část spodní komory £ je opatřena hrdlem £ pro odvod inertů a hrdlem £ pro odvod kondenzátu.

Pára vstupuje hrdlem £ do spodní komory £ a proudí kondenzačními trubkami £ do horní komory £. Po této cestě převážná část páry zkondenzuje a kondenzát proudí proti proudu páry do spodní komory £ a hrdlem £ odtéká do potrubí pro odvod kondenzátu.

Inertní plyny a zbytek nezkondenzované páry mění v horní komoře £ směr toku, proudí dochlazovacími trubkami £ směrem dolů do druhé části spodní komory £. Odtud jsou inertní plyny odsávány hrdlem £ a kondenzát je odváděn hrdlem £ umístěným v čele komory 4 do sběrače konden zátu.

Na obr. 3 je znázorněno konstrukční řešení kondenzátorového svazku s prouděním páry a inertů v doohlazovacích trubkách odspodu nahoru. Pára vstupuje hrdlem £ do spodní komory £ a kondenzačními trubkami £ proudí směrem nahoru do horní komory 3.

Nezkondenzovaná pára a inerty proudí převáděcími trubkami £, které jsou umístěny v řadě doohlazovacích trubek 2, směrem dolů do druhé části spodní komory 4, zde obrací směr, vstupuj do doohlazovacích trubek £ a proudí jimi směrem nahoru.

Kondenzát odtéká směrem dolů do druhé části spodní komory £ a je hrdlem 8 odváděn do sběrače kondenzátu. Dochlazovací trubky £ jsou zaústěny do potrubí £0, kterým jsou nezkondenzované plyny odváděny k výměně.

Průtočná plocha převáděcích trubek £ je lOaž 15 % průtočné plochy doohlazovacích trubek £ a převáděcí trubky £ jsou rovnoměrně rozděleny v řadě dochlazovacích trubek £. Převáděcí trubky £ mohou mít vnější povrch hladký nebo žebrovaný.

Na obr. 4 jsou naznačeny úpravy vstupu páry do jednotlivých řad trubek, které zaručují rozdělení páry do jednotlivých řad kondenzačních trubek £ tak, že se max. blíží poměru tepelných výkonů první a druhé řady kondenzačních trubek, paralelně řazených průtočných průřezů se průtok média v jednotlivých průtočných průřezech nastaví tak, aby tlakové ztráty v jednotlivých průtočných průřezech byly stejné.

Zaústění první řady kondenzačních trubek £ do spodní komory £ je provedeno s velkým zaoblením r a zaústění dalších řad kondenzačních trubek £ do spodní komory £ má nátrubek o výšce b . |až přičemž vstup do nátrubku je opatřen ostrou hranou a nátrubek má od třetí kondenzační řady postupně menší průměr.

Zaústění jednotlivých řad kondenzačních trubek £ do horní komory £ je provedeno stejně jako zaústění trubek do spodní komory £.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Vzduchem chlazený kondenzátor vodní páry uzpůsobený k použití v oblastech s extrémními rozdíly teplot venkovního vzduchu, sestávající ze svazku kondenzačních a dochlazovacích trubek umístěných za sebou ve směru proudění chladicího vzduchu, přičemž svazek kondenzačních trubek sestává nejméně ze dvou řad paralelně ražených žebrovaných trubek a nejméně z jedné řady dochlazovacích trubek, která je ke kondenzačním trubkám řazena v sérii, vyznačený tím, že kondenzační trubky /1/ i dochlazovací trubky /2/ jsou zaústěny do společné horní komory /3/, zatímco spodní komora /4/ je rozdělena na dvě části, přičemž první komora /4/ je rozdělena na dvě části, přičemž první část spodní komory /4/, do které jsou zaústěny kondenzační trubky /1/ je opatřena hrdlem /5/ pro přívod páry a hrdlem /6/ pro odvod kondenzátu a druhá část spodní komory /4/, do které jsou zaústěny dochlazovací trubky /2/ je opatřena hrdlem /7/ pro odsávání inertů a hrdlem /8/ pro odvod kondenzátu z dochlazovacích trubek /2/.
2. 2. Vzduchem chlazený kondenzátor vodní páry podle bodu 1, vyznačený tím, že mezi kondenzační trubky /1/ a dochlazovací trubky /2/ ve směru proudu páry jsou zařazeny převáděcí trubky /9/, umístěné v řadě dochlazovacích trubek /2/ a zaústěné jedním koncem do horní komory /3/ a druhým koncem do druhé části spodní komory /4/, do které jsou zaústěny i spodní, vstupní konce dochlazovacích trubek /2/, přičemž horní konce dochlazovacích trubek /2/ jsou zaústěny do potrubí /10/ pro odsáváni vzduchu a inertů a přičemž počet převáděoícch trubek /9/ činí

   10 až 20 i počtu trubek dochlazovacích /2/.
3. 3. Vzduchem chlazený kondenzátor vodní páry podle bodu 1 a 2, vyznačený tím, že převáděcí trubky /9/ jsou na vnějším povrchu hladké nebo žebrované.
4. 4. Vzduchem chlazený kondenzátor vodní páry podle bodu 1 až 3 vyznačený tím, že zaústění první řady kondenzačních trubek /1/ do spodní komory /4/ je provedeno s velkým zaoblením /r/ a zaústění dalších řad kondenzačních trubek /1/ do spodní komory /4/ má nátrubek o výšce h - | až přičemž vstup do nátrubku je opatřen ostrou hranou a nátrubek má od třetí kondenzační řady postupně menší průměr.
5. 5. Vzduchem chlazený kondenzátor vodní páry podle bodu 1 až 4, vyznačený tím, že zaústění jednotlivých řad kondenzačních trubek /1/ do horní komory /3/ je provedeno stejně jako zaústění trubek do spodní komory /4/.