CS257238B1 - Vláeenkový ohřfvák - Google Patents

Abstract

Účelem uspořádání navrhovaného vlásenkového ohříváku je možnost vytvořeni symetrického teplotního pole na trubkovnici. Tohoto účelu se dosáhne tak, že na ploše trubkovnice ohraničené pátou kružnicí jsou ve vstupní kruhové ploše ohraničené první a druhou kružnicí a ve výstupní mezikruhové ploše ohraničené třetí a čtvrtou kružnicí provedeny otvory pro uspořádání teplosměnných trubek v trojúhelníkové mříži, přičemž každá teplosměnné trubka je vstupním koncem zavedena do otvoru vstupní mezikruhové plochy a výstupním koncem do otvoru výstupní mezikruhové plochy. Řešení je možno využít především u regeneračních výměníků energetických bloků, ale rovněž i u zařízení potravinářského a chemického průmyslu.

Description

Vynález se týká vlásenkového ohříváni parních turbin klasických i jaderných el· :ú zejména pro regenerační a teplofikační okruhy ektráren.

Eto ohříváky se velmi často užívají jxeplosměnné trubky ohnuté do tvaru U, tzv. vlásenky, zakotvené do trubkovnice. Tento tvar teplosměnných trubek je výhodný z hlediska .kompenzace tepelné dilatace trubek a je výhodný i z hlediska jednoduchosti montáže teplosměnných ploch. Jsou známy konstrukce vlásenkových ohříváků, u nichž oba konce vlásenek leží v trojúhelníkové mříži tak, že vstupní plocha je vytvořena na jedné polovině trubkovnice a výstupní plocha na druhé polovině a obě tyto plochy jsou odděleny rovinou kolmou na spojnici obou konců vlásenek a procházející geometrickým středem trubkovnice. Toto uspořádáni umožňuje dokonalé vyplnění vnitřního prostoru ohříváku teplostěnnými trubkami, ovšem má nevýhody v tom, že trubkovnice je nevýhodně tepelně namáhána, což právě v regeneračních okruzích parních turbin je závažný nedostatek, protože při výpadku turbiny dochází během několika sekund k prudké změně teplotních poměrů na trubkovnici.

Z tohoto důvodu je toto uspořádání vhodné pouze pro malé průměry ohříváků a pro nízké tlaky, kdy trubkovnice z pevnostního hlediska vychází relativně tenká. Další nevýhoda tohoto uspořádání tkví v tom, že značně komplikuje vytvoření vestavěného podchlazovače kondenzátu a srážeče přehřátí vstupní pá^y, přičemž je velmi obtížné vytvořit vhodné podmínky pro odvod nezkondenzovatelnýoh plynů z vnitřního prostoru ohříváku. To vše zvyšuje náklady na výrobu ohříváků a omezuje univerzálnost použití této konstrukce.

Jsou rovněž známy konstrukce ohřívák na roztečné kružnici vstupní mezikruhové na roztečné kružnici výstupní mezikruhové podélnými osami obou konců vlásenek má pro zlepšení vyplnění vnitřního prostoru všech roztečných kružnicích stejný počet ů, u nichž vstupní konec vlásenky je ukotven plochy trubkovnice a výstupní konec je ukotven plochy trubkovnice tak, že rovina proložená édiální nebo·přibližně radiální směr. Tato konstrukce ohříváku teplosměnnými trubkami musí mít na trubek. ·

To vede ke vzniku velkého nevyužitého prostoru ve středu trubkovnice, jehož velikost vychází z minimalizace vnějšího průměru ^trubkováni pro zadaný průměr teplosměnných trubek a pro zadaný počet trubek a konstruktér ;iej může ovlivnit pouze v úzkém rozmezí. Tím je pak dáno nedokonalé vyplnění vnitřníhtji prostoru ohříváku teplosměnnými trubkami, zejména u velkých rozměrů ohříváků, tím dále rostou hlavně materiálové náklady, neboť roste tlouštka trubkovnice, tlouštka plášťů a tedy i oei)a ohříváků. Je známá konstrukce spočívající v tom, že trubky z několika roztečných kružnic vstupního prostoru trubkovnice jsou zavedeny na jednu roztečnou kružnici výstupního prostoru. Tím však rostou náklady na montáž, která je složitější, přičemž zmenšení průměru pláště výměníku je neúměrné nárůstu složitosti montáže, neboť při tomto uspořádáni je nutno zvětšit vzdálenosti mezi roztečnými kružnicemi výstupního prostoru trubkovnice.

Uvedené nevýhody odstraňuje při využ sestávající z pláště, trubkovnice, teplo komory, přívodu páry, odvodu kondenzátu, a odvodu plynů podle bynálezu, jehož pods ohraničené pátou kružnicí jsou ve vstupní druhou kružnicí a ve výstupní mezikruhové provedeny otvory pro uspořádání teplosměn teplosměnná trubka je vstupním koncem za výstupním koncem do otvoru výstupní mezi' ití výhod známých konstrukcí, vlásenkový ohřívák směnných trubek tvaru U, vnitřní vestavby, rozdělovači vstupu ohřívané vody, výstupu ohřívané vody tata spočívá v tom, že na ploše trubkovnice mezikruhové ploše ohraničeně první kružnicí a ploše ohraničené třetí a čtvrtou kružnici, ných trubek v trojúhelníkové mříži, přičemž každá vedena do otvoru vstupní mezikruhové plochy a kruhové plochy.

Přitom v každé ze šesti kruhových v procházejícími vrcholy pravidelných šest je část vstupní mezikruhové plochy rozdě). trubek uspořádaných v části vstupní mezi:

ýsečí ohraničených dvěma radiálními přímkami iúhelniků trojúhelníkové mříže a pátou kružnicí ena na u plocji, kde 2 < flí <

kruhové plochy a části výstupní mezikruhové plochy, n_t je počet teplosměnných přičemž z každé z u ploch části vstupní mezikruhové plochy jsou všechny teplosměnné trubky příslušné u-té ploše zavedeny do části výstupní mezikruhové plochy ve směrech radiálních přímek nebo ve směru osy úhlu mezi radiálními přímkami.

Výhoda tohoto uspořádání tkví v tom, že na trubkovnici se vytváří symetrické teplotní pole, což příznivě ovlivňuje její dimenzování. Snižuje se spotřeba materiálu nejčastěji třídy 15 a zvyšuje se pružnost výměníku v případě velkých teplotních změn. Tak roste bezpečnost zařízení, což ovlivňuje jeho životnost, dále pak účinnost elektrárny a ve vlastním důsledku spotřebu paliva a tedy cenu elektrické energie. Z funkčního hlediska ohříváku je příznivě ovlivňován systém proudění uvnitř ohříváku, je lepší vyplnění jeho vnitřního prostoru teplosměnnými trubkami, což snižuje rozměry ohříváku a usnadňuje dispoziční řešení strojovny elektrárny. Tím jsou snižovány náklady na výstavbu elektrárny a tedy snižována cena elektrické energie.

Přitom tato konstrukce umožňuje velmi jednoduchou konstrukci vestavěného podchlazovače kondenzátu i velmi jednoduchou konstrukci srážeče přehřátí vstupní páry a lze vytvořit přesně definovaný vhodný prostor pro obvod nezkondenzovatelných plynů. To vše značně ovlivňuje ekonomii práce ohříváku a tedy celého okruhu elektrárny.

Příklad uspořádání vlásenkového ohříváku podle vynálezu je zobrazen na přiložených výkresech, kde obr. 1 představuje podélný řez vlásenkovým ohřívákem, obr. 2 znázorňuje příčný řez ohřívákem, na obr. 3 je zobrazena kruhová výseč trubkovnice a na obr. 4 je konkrétní detailní řešení kruhové výseče trubkovnice.

Vlásenkový ohřívák je tvořen pláštěm 2» na jehož spodku je provedena trubkovnice 2, ke které jsou upevněny teplosměnné trubky 2 procházející vnitřní vestavbou 4. Pod trubkovnicí 2 se nachází rozdělovači komora 5, na níž jsou provedena hrdla vstupu 2 ohřívané vody a výstupu 2 ohřívané vody a kterou prochází odvod T_ kondenzátu. Přívod 6 páry je proveden v plášti 2 stejně tak jako odvod 10 plynu.

Trubkovnice 2_ je rozdělena na vstupní mezikruhovou plochu 16, ^v níž ^se nacházejí otvory 28» P^r° upevnění vstupních konců 27 teplosměnných trubek 3 a výstupní mezikruhovou plochu 17, ^v níž se nacházejí otvory 18 pro upevnění výstupních konců 26 teplosměnných trubek 2· Vstupní mezikruhové plocha 16 je omezena první kružnicí 11 a druhou kružnicí 12, výstupní mezikruhové plocha 17 je omezena třetí kružnicí 13 a čtvrtou kružnicí 14.

Pomoci páté kružnice 15 a radiálních přímek 20 lze celou plochu trubkovnice 2_ rozdělit na šest kruhových výsečí 19. tak^:; že radiální přímky 20 procházejí .vrcholy pravidelného šestiúhelníka 25 a vstupní mezikruhové plocha 16 i výstupní..mezikruhové plocha '17 3^e pomocí spojnic 24 rozdělena na části vstupní mezikruhové plochy 22 a části výstupní mezikruhové plochy 23 tak, že vstupní konce 27 teplosměnných trubek 2 leží na přímkách rovnoběžných s radiálními přímkami 20 nebo na přímkách rovnoběžných s osou úhlu 21. Vstupní konce 27 i výstupní konce 16 teplosměnných trubek 2 přitom procházejí otvory 18 uspořádanými na trubkovnici 2_ v trojúhelníkové mříži.

Jak je patrno z obr. 4, lze s výhodou radiální přímky 20, omezující kruhovou výseč 19, definovat tak, aby otvory 18 ležící na jedné z nich patřily do množiny otvorů 18 kruhové výseče 19 a otvory 18 ležící na druhé z nich patřily do množiny otvorů 18 kruhové výseče sousední. Tím se usnadní přiřazování vstupních konců 27 a výstupních konců 26 jednoltivým částem vstupní mezikruhové plochy 22 a částem výstupní mezikruhové plochy 23 Z obr. 4 je rovněž patrno, že spojnice 24 nemusí bý přímková. Tím je umožněno vytvořit části vstupní mezikruhové plochy 22 geometricky podobné odpovídajícím částem trubek 2 se dále z j ednoduš í.

Vlásenkový ohřívák podle vynálezu je obzvláště vhodný pro regenerační výměníky energetických celků, kde v mezitrubkovém prostoru dochází ke kondenzaci páry.

Lze jej však s výhodou použít i rovněž i pro jiné typy energetických u zařízení potravinářského a chemického průmyslu a výměníků.

Claims (2)

1. Vlásenkový ohřívák sestávají U, vnitřní vestavby, rozdělovači komc vody, výstupu ohřívané vody a odvodu ohraničené pátou kružnicí (15) jsou v (11) a druhou kružnicí (12) a ve výst (13) a čtvrtou kružnicí (14) proveden (3) v trojúhelníkové mříži, přičemž k zavedena do otvoru (18) vstupní mezik (18) výstupní mezikruhové plochy (17) cí z pláště, trubkovnice, teplosměnných trubek tvaru ry, přívodu páry, odvodu kondenzátu, vstupu ohřívané plynů, vyznačený tím, že na ploše trubkovnice (2) e vstupní<kruhové ploše (16) ohraničené první kružnicí upni mezikruhové ploše (17) ohraničené třetí kružnicí y otvory (18) pro uspořádání teplosměnných trubek aždá teplosměnná trubka (3) je vstupním koncem (27) ruhové plochy (16) a výstupním koncem (26) do otvoru

2. Vlásenkový ohřívák podle bod kruhových výsečí (19) ohraničených dv pravidelných šestiúhelníků (25) trojú mezikruhové plochy (22) rozdělena na u 1 vyznačený tím, že v každé ze šesti stejných ěma radiálními přímkami (20) procházejícími vrcholy helníkové mříže a pátou kružnicí (15) je část vstupní u ploch, kde kde tr' ek (3) uspořádaných v části vstupní mezikruhové plochy chy (23), přičemž z každé z u ploch části vstupní teplosměnné trubky (3) příslušné u-té ploše zavedeny (23) ve směrech radiálních přímek (20) nebo ve směru i (20).

n_fc je počet teplosměnných trub (22) a části výstupní mezikruhové plo mezikruhové plochy (22) jsou všechny do části výstupní mezikruhové plochy osy (21) úhlu mezi radiálními přímkám