CS265907B1 - Vlósenkový výměník tepla - Google Patents

Abstract

Účelem navrhovaného výměníku je dosažení zmenšení jehc rozměrů. Uvedeného účelu se dosáhne tak, že na vnějších roztečných kružnicích vnější části vstupního mezikruží je rozmístěno poloviční množství teplosměnných trubek než na střední kružnici tak, že pro jejich obvodovu rozteč platí vztah 2t> S^t/2, kde t je minimální rozteč teplosměnných trubek, na středních roztečných kružnicích střední části vstupního mezikruží je rovnoměrně rozmístěno Čtvrtinové množství teplosměnných trubek než na střední kružnici tak, že pro jejich střední rozteč (U) platí vztah 2t>U>t/2 a na vnitřních roztečných kružnicích vnitřní části vstupního mezikruží je rovnoměrně rozmístěno osminové množství teplosměnných trubek než na střední kružnici tak, že pro jejich vnitřní rozteč platí vztah 2t>V>t/2.

Description

Vynález se týká vlásenkového výměníku tepla s teplosměnnými trubkami tvaru U uspořádanými na roztečných kružnicích vstupního mezikruží a výstupního mezikruží, zejména pro regenerační a teplofikačni okruhy parních trubín jaderných nebo klasických elektráren.

Ι'ΓΙ Itnnnl i ulďl υγιιι,*·η f ItO lopln je, z hlodlnka kompenzace tepelné dilatace trubek vůči plášti, velmi výhodné užit teplosměnné trubky olinuté do tvaru U, tzv. vlásenky.

Jsou známy konstrukce vlásenkových výměníků tepla, 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 trubkovnice a obě tyto plochy jsou odděleny rovinou kolmou na spojnici obou konců vlásenek a procházející geometrickým středem trubkovnice.

Toto uspořádání umožňuje dokonalé vyplnění vnitřního prostoru výměníků teplosměnnými trubkami. Jeho nevýhoda je však v tom, že trubkovnice je nepříznivě tepelně namáhána, což je zejména u regeneračních výměníků tepla závažný nedostatek, protože při jejich provozu může docházet k prudkým změnám teplotních poměrů trubkovnice. Z tohoto důvodu je popsané uspořádání vhodné pouze pro výměníky malých průměrů a pro výměníky pracující při nízkých teplotách, u nichž tlouštka trubkovnice vychází z pevnostních hledisek malá.

Další nevýhoda tohoto uspořádání spočívá v tom, že je značně omezena možnost řešení přídavných teplosměnných ploch, jako je například srážeč přehřátí nebo podchlazovač kondenzátu a je velmi komplikované řešení zařízení pro odvod plynů z mezitrubkového prostoru. To zvyšuje náklady na výrobu výměníku tepla.

Aby se odstranily uvedené nedostatky, byl vyvinut výměník tepla, u něhož jsou teplosměnné trubky uspořádány v trojúhelníkové mříži do vstupního mezikruží a výstupního mezikruží tak, že teplosměnné trubky tvaru V ze vstupního mezikruží jsou zavedeny do výstupního mezikruží. Toto uspořádání má nevýhodu v tom, že pro každý počet trubek je nutno řešit novou geometrii uspořádání trubek tak, aby montáž byla co nej jednodušší. Unifikace výměníku tepla s takto uspořádaným svazkem teplosměnných trubek je nemožná a využití NC techniky při obrábění by předpokládalo pro každý typ výměníku sestavení nového programu, což je velmi nákladné.

Jsou známy rovněž konstrukce výměníku tepla, u nichž je jeden konec vlásenky ukotven na roztečné kružnici vstupního mezikruží a druhý konec na roztečné kružnici výstupního mezikruží tak, že rovina proložená osami obou konců vlásenky má radiální směr. Toto uspořádání má nevýhodu v tom, že na vnějších roztečných kružnicích vstupního i výstupního mezikruží, vlivem nárůstu obvodových rozteči, dochází k velmi špatnému vyplnění prostoru teplosměnnými trubkami, což vede k nárůstu průměru výměníku tepla a tedy k zvýšení jeho ceny a k výraznému zhoršení možností jeho dispozičního uspořádání.

Uvedené nevýhody odstraňuje při využití výhod známých konstrukcí vlásenkový výměník tepla sestávající z pláště, trubkovnice, teplosměnných trubek tvaru U, vnitřní vestavby, jehož teplosměnné trubky jsou uspořádány na soustředných roztečných kružnicích vstupní mezikruhové plochy a výstupní mezikruhové plochy podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na vnějších roztečných kružnicích vnější části vstupního mezikruží je rozmístěno poloviční množství teplosměnných trubek než na střední kružnici tak, že pro jejich obvodovou rozteč platí vztah

2t> S > t/2 kde t je minimální rozteč teplosměnných trubek, na středních roztečných kružnicích střední části vstupního mezikruží je rovnoměrně rozmístěno čtvrtinové množství teplosměnných trubek než na střední kružnici tak, že pro jejich střední rozteč platí vztah

2t>U?t/2 a vnitřních kružnicích vnitřní části vstupního mezikruží je rovnoměrně rozmístěno osminové množství teplosměnných trubek než na střední kružnici tak, že pro jejich vnitřní rozteč platí vztah

2t> V?t/2

Výhoda vlásenkového výměníku podle vynálezu tkví v tom, že vstupní prostor je lépe vyplněn teplosměnnými trubkami z důvodu optimálního zmenšení vnitřní kružnice a výstupní prnnior in 1é_Pn vyplněn lep 1onměnnými trubkami z důvodu zmenšení obvodové rozteče v tomto prosioiu. Tím tie zásadním způsobem zmenšují Jeho rozměry. Tok Jsou unlžovány innlui láiové náklady úsporou materiálu třídy 17, 15 respektive 11 a 13 a jsou rovněž řešeny dispoziční možnosti umístění výměníku v investičním celku elektrárny. To vše přináší úsporu výrobních a stavebních nákladů.

Další výhoda spočívá v tom, že geometrie rozmístění trubek na roztečných kružnicích umožňu je využití NC techniky pro výrobu dílů výměníků tepla. Tím klesají projekční a výrobní náklady a jsou splněny předpoklady pro automatizaci projektování a pro unifikaci projektování a výroby.

Příklad uspořádání výměníku tepla podle vynálezu je zobrazen na přiložených obrázcích 1 a 2, kde na obr. 1 je podélný řez výměníkem a na obr. 2 je detail řezu svazkem teplosměných trubek.

Výměník tepla podle vynálezu sestává z pláště JL, který je spojen s trubkovnicí 2, ve které jsou ukotveny teplosměnné trubky 2· Pro usměrněni toku páry pro vedeni teplosměnných trubek 2 j^e uvnitř pláště 2 uspořádána vnitřní vestavba £. Na plášti 2 j^e uspořádán přívod 7 páry a odvod 10 plynů. Pod trubkovnicí 2 je uspořádána rozdělovači komora 5 s kuželovou vestavbou 17 pro usměrnění toku ohřívané vody. Na rozdělovači komoře 5 je proveden odvod 2 kondenzátru, vstup* 8 ohřívané vody a výstup 2 ohřívané vody. Teplosměnné trubky 2 jsou uspořádány na roztečných kružnicích 11 vstupního mezikruží 12 a výstupního mezikruží 13. Vstupní mezikruží 12 je na vnějším obvodě omezeno střední kružnicí 14, na které je uspořádán základní počet teplosměnných trubek 2· Na vnitřní straně je vstupní mezikruží 12 omezeno vnitřní kružnicí 2®· Minimální rozteč 15 teplosměnných trubek 3 je dána technologickými podmínkami výroby. Obvodová rozteč 16 teplosměnných trubek 2 ^na roztečné kružnici 21· Přitom musí být obvodová rozteč 16 vždy větší nebo alespoň rovna minimální rozteči 15. Při zmenšování průměrů roztečných kružnic 11 se dosáhne takové hodnoty průměru roztečné kružnice 11, při kterém obvodová rozteč 16 je menší než minimální rozteč 25.· Nejpozději od tohoto průměru roztečné kružnice 11 je nutno zmenšit počet teplosměnných trubek 2 na roztečné kružnici 11 na poloviční hodnotu. Tímto způsobem je možno optimálním způsobem dosáhnout minimálního průměru vnitřní kružnice 18, což je z hlediska vyplnění vnitřního prostoru pláště 2 teplosměnnými trubkami 2 velmi výhodné.

Výměník tepla podle vynálezu je vhodný zejména pro okruhy klasických i jaderných elektráren jako regenerační nebo teplofikační výměník. Je však rovněž vhodný jako výměník pro jiné technické obory.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Vlásenkový výměník tepla sestávající z pláště, trubkovnice, teplosměnných trubek tvaru U a vnitřní vestavby, jehož teplosměnné trubky jsou uspořádány na soustředných roztečných kružnicích vstupní mezikruhové plochy a výstupní mezikruhové plochy, přičemž vstupní mezikruhová plocha je ohraničena střední kružnicí a vnitřní kružnicí a výstupní mezikruhová plocha je ohraničena středovou kružnicí a vnějši kružnicí a minimální vzdálenost teplosměnných trubek ve vstupním mezikruží i ve výstupním mezikruží je rovna minimální rozteči teplosměnných trubek, vyznačující se tím, že na vnějších roztečných kružnicích (11) vnější části (19) vstupního mezikruží (12) je rozmístěno poloviční množství teplosměnných trubek (3) než na střední kružnici (14) tak, že pro jejich obvodovou rozteč (S) platí vztah
2. 2t> S ?t/2 kde t je minimální rozteč 'teplosměnných trubek (3), na středních roztečných kružnicích (23) střední části (20) vstupního mezikruží (12) je rovnoměrně rozmístěno čtvrtinové množství teplosměnných trubek (3) než na střední kružnici (14) tak, že pro jejich střední rozteč (U) platí vztah

   2t> U >t/2 a nn vnitřních roztečných knižnicích (22) vnitřní části (24) vstupního mezikruží (12) je rovnoměrně rozmístěno osminově množství teplouměiiných trubek (3) než nn ntřední kružnici (14) tak, že pro jejich vnitřní rozteč (V) platí vztah