CS266009B1 - Podchlazovač svislého ohříváku vody - Google Patents

Abstract

Očelem navrhovaného podchlazovače svislého ohříváku vody je dosažení výstupní teploty kondenzátu libovolně se blížící teplotě vstupní chladicí vody. Zmíněného účelu se dosáhne tak, že podchlazovač je tvořen přepážkou, svisle vloženou nad trubkovnici do neotrubkované části mezitrubkového prostoru, ve vodorovném směru situovanou mezi první tah a druhý tah trubkového svazku, mimo výstupní otvor v trubkovnici, opatřenou v místě styku' s trubkovnicí alespoň jedním otvorem a na ni navazujícími, ke středu ohříváku z trubkového svazku vyčnívajícími usměrňovacími plechy a částí usměrňujících plechů, navazujících na vnější plášt, který spolu s trubkovnicí, přepážkou a úrovní hladiny kondenzátu nad prvním usměrňovacím plechem vymezuje jeho obestavěný prostor. Uvedený podchlazovač se využije především v klasické energetice.

Description

Vynález se týká podchlazovače svislého ohříváku vody s kondenzací topné páry v mezitrubkovém prostoru s vodní komorou dole, zabudovaný na pravém tahu teplosměnného svazku.

Kondenzát, vznikající při kondenzaci topné páry na trubkách teplosměnného svazku ohříváku vody, je nutno dále ochladit. Jedním z nejzávažnějších důvodů k tomu, je snížení energetických ztrát při jeho dalším zpracování, kterým může být budto jeho bezprostřední zavedení do okruhu regenerace, tzv. přečerpávání, anebo zavedení do ohříváku nižšího stupně, tzv. kaskádování. K ochlazení kondenzátu pod teplotu sytosti danou tlakem v ohříváku, tzv. podchlazení, se užívá protiproudý výměník tepla, nazývaný podchlazovač. Kondenzát je v něm ochlazován vodou, ohřívanou v okruhu, např. regenerace nebo teplofikace. Podchlazovače mohou být budto samostatné výměníky, nebo vestavěné, či zabudované v tělese ohříváku. Z ekonomického a dispozičního hlediska jsou výhodnější podchlazovače vestavěné. Termodynamicky nejvýhodnější jsou takové podchlazovače kondenzátu, kterými protéká týž hmotnostní tok ohřívané vody jako vlastními ohříváky, a které jsou řazeny ze strany ohřívané vody před vlastní ohřívák, v němž dochází ke kondenzaci topné páry.

U známých provedení svislých ohříváků vody je problém podchlazení kodnezátu řešen různě. Není-li možno podchlazovač kondenzátu zabudovat do tělesa ohříváku, což je případ všech typů s vodní komorou a trubkovnicí nahoře, užívá se samostatných podchlazovačů protiproudého uspořádání. Mezi nevýhody tohoto řešení patří problémy s jejich dispozičním uspořádáním, s přiváděcím a odváděcím potrubím jak kondenzátu, tak chladicí vody. U samostatných podchlazovačů vychází navíc větší teplosměnná plocha než u vestavěných, neboť jimi protéká menší hmotnostní tok chladicí vody, než u vlastních ohříváků, což má za následek nižší teplotní spád. U celé řady svislých ohříváků s trubkovnicí a vodní komorou dole není podchlazovač budto vůbec zabudován, anebo v jiných případech je tvořen teplosměnnými trubkami celého trubkového svazku, procházejícími téměř stojící vrstvou kondenzátu, udržovanou nad trubkovnicí. Termická účinnost a dosažené podchlazení kondenzátu je však v tomto případě malé. Jinou známou konstrukcí je např. ohřívák vody s podchlazovačem, uzavřeným shora dvojitou čelní stěnou, v níž jsou procházející trubky těsněny. Nevýhodou tohoto řešení je obtížnost při dosažení těsnosti průchodu trubek touto stěnou. V opačném případě dochází k erozi vnějšího povrchu trubek od vodních kapek v protékající vodní páře a k jejich proděravění. U ohříváků s dostředným prouděním páry je podchlazovač řešen vodorovně umístěnými usměrňovacími plechy přes celý průřez teplosměnného svazku a nelze jím proto dosáhnout podstatného ochlazení kondenzátu.

Uvedené nevýhody řeší a teplotu podchlazeného kondenzátu blízkou k teplotě ohřívané vody na vstupu do ohříváku dosáhne podchlazovač zabudovaný na prvním tahu trubkového svazku podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je tvořen přepážkou, svisle vloženou nad trubkovnici do neotrubkované části mezitrubkového prostoru, ve vodorovném směru situovanou mezi první tah a druhý tah trubkového svazku, mimo výstupní otvor v trubkovnici, opatřenou v místě styku s trubkovnicí alespoň jedním otvorem a na ni navazujícími, ke středu ohříváku z trubkového svazku vyčnívajícími usměrňovacími plechy a částí usměrňujících plechů, navazujících na vnější plášť, který spolu s trubkovnicí, přepážkou a úrovní hladiny kondenzátu nad prvním usměrňovacím plechem vymezuje jeho obestavěný prostor.

U podchlazovače vymezeného rovinnou přepážkou, je tato s výhodou vyztužena sloupy nosné konstrukce pevně spojenými s trubkovnicí a po své výšce přivařena na obou koncích ' k plášti ohříváku, přičemž ve spodní části je na styku s trubkovnicí opatřena alespoň jedním otvorem na každém úseku mezi pláštěm a sloupem a mezi sousedními sloupy. U podchlazovače vymezeného prstencovou přepážkou jsou do ní s výhodou vestavěny spodní části nosných sloupů pevně spojené s trubkovnicí, přičemž otvor na jejím styku s trubkovnicí je proveden na každé části mezi sousedními sloupy.

Výhodou podchlazovače svislého ohříváku vody podle vynálezu je kromě jeho nejvýhodnějšího termodynamického řazení ze strany chladicí vody, hlavně možnost dosažení výstupní teploty kondenzátu libovolně se blížící teplotě vstupní chladicí vody. Je,to pouze otázka dimenzování jeho teplosměnné plochy. Podchlazovačem zabudovaným do ohříváku a provedeným podle vynálezu protéká týž hmotnostní tok chladicí vody jako vlastním ohřívákem s kondenzací topné páry, čímž je zajištěn maximální teplotní spád mezi ochlazovaným kondenzátem a ohřívanou vodou, z čehož plyne minimální možná velikost teplosměnné plochy. Další výhodou je, že při jeho provedení podle vynálezu jsou teplosměnné trubky dalších tahů nevyužitých k podchlazení jen minimálně zaplaveny kondenzátem a jsou proto využity ke kondenzaci topné páry. Vlastní podchlazovač pracuje jako výměník s křížovým proudem, přes který proudí převážná část kondenzátu, vznikajícího ve výměníku. Je do něj zaveden kondenzát tvořící se na prvním a dalších tazích, počínaje prvním sběracím plechem. Kondenzát, tvořící se na zbylé části trubkového svazku, se dostává vně podchlazovače, kde je jeho podchlazení minimální. Jeho konstantní tok je však malý a je tím menší, čím níže je umístěn prvý sběrací plech kondenzátu a čím méně tahů má ohřívák. Termická ztráta vznikající míšením podchlazeného a nepodchlazeného kondenzátu je oproti jiným řešením minimální. Výškový rozdíl obou úrovní hladin je určen hydraulickým odporem podchlazovače a závisí na hmotnostním průtoku kondenzátu přes podchlazovací zónu. Při zmenšujícím se, tepelném výkonu se hladiny k sobě blíží a do jedné úrovně se dostanou při odstavení ohříváku. Za provozu je však úroveň hladiny v podchlazovači vždy výše než úroveň hladiny v plášti vně podchlazovače. Neméně podstatnou výhodou je rovněž neustálé omývání trubkovnice kondenzátem.

Příklady provedení podchlazovače podle vynálezu jsou patrny z následujících obrázků, kde na obr. 1 je znázorněn podélný řez ohřívákem vody a na obr. 2 je zobrazen podélný řez dvoutahovým ohřívákem vody s dostředným prouděním topné páry a s podchlazovačem kondenzátu vytvořeným opět na prvním tahu trubkového svazku, který se v tomto případě nachází uvnitř druhého tahu.

Podchlazovač je vymezen podél prvního tahu 2 trubkového svazku 2 rovinnou přepážkou 6, vyztuženou sloupy 26 nosné konstrukce, která je vložena nad trubkovnici 2 do neotrubkované části 2 mezitrubkového prostoru 2, ohraničující první tah 2· Je do něj zaveden kondenzát spádovou trubkou 13, tvořící se na trubkovém svazku 2 uad prvním sběracím plechem 11, s úrovní hladiny 12, který je při sestupném proudění k výstupnímu otvoru 14 v trubkovnici 2 usměrňovacími plechy 25.· ^z vnější strany je podchlazovač do úrovně hladiny 2 v plášti 10 ohříváku obklopen kondenzátem, tvořícím se na druhém tahu 16 trubkového svazku 2 pod prvním sběracím plechem 21· První sběrací plech 11 a všechny další sestávají v tomto případě ze dvou částí a to zvlášť pro první tah 2 ^a zvlášť pro druhý tah 22- Každá část téhož sběracího plechu je zaústěna do samostatné svodové trubky 17, které se spojují v jednu spádovou trubku 22· Sestupné proudění kondenzátu v podchlazovači je usměrňováno střídavě se vzájemnými roztečemi rozmístěnými usměrňovacími plechy 25' jdoucími přes celý průřez prvého tahu 2' které se ob jeden přimykajík plášti 10 a k přepážce 2- Kondenzát, vystupující z podchlazovače otvory 2 ^v přepážce 2 ^na jejím styku s trubkovnicí 2' ^v úsecích mezi sousedními sloupy 26 a mezi sloupy 26 a pláštěm 22' ^se míchá s nepodchlazeným kondenzátem, tvořícím se na druhém tahu 16 trubkového svazku 2/ ^a přes otvor 14 v trubkovnici 2 ^a kondenzátní trubku 18 vystupuje ven z ohříváku. Přepážka 2 P° své výšce je přivařena na obou koncích k plášti 10 ohříváku. Ohřívaná voda je přiváděna do vstupní části 22 vodní komory 20 nátrubkem 21» vstupuje do teplosměnných trubek prvního tahu 2 ^a P° projití trubkovým svazkem 2 vystupuje z trubek druhého tahu 16 do výstupní části 22 vodní komory 22· ^{z n}í j^e odváděna nátrubkem 23 ven z ohříváku.

Podchlazovač je opět vymezen podél prvního tahu 2 trubkového svazku 2' ^ale ^v tomto případě prstencovou přepážkou 2' do níž jsou po jejím obvodu vestavěny spodní části 25 nosných sloupů 26, které jsou pevně spojené s trubkovnicí 2· Do něj je > 'eden kondenzát, tvořící se na trubkovém svazku 2 ^nad prvním sběracím plechem 21' spádovou trubkou 13, zaústěnou pod hladinou 22· Proudění kondenzátu je v podchlazovači usměrňováno usměrňovacími plechy 22· Před vstupem do výstupního otvoru 14 trubkovnice 2 ^se °P®t míchá s nepodchlazeným kodnenzátem, vznikajícím na trubkách druhého tahu 16 pod prvním sběracím plechem 11 a kondenzátní trubkou 18 je odváděn ven z ohříváku. Kondenzát z vnitřního neotrubkovaného prostoru podchlazovače do něj vtéká otvory 2 ^v přepážce 2 na styku s trubkovnicí 2' které jsou provedeny v místech mezi spodními částmi 25 nosných sloupů 26. Ohřívaná voda tak jako v prvním případě vstupuje nátrubkem 21 do vstupní části 19 vodní komory 20, oddělené od výstupní části 22, odkud je z ohříváku vyvedena nátrubkem 23.

Claims (1)

1. Podchlazovač svislého ohříváku vody s kondenzací topné páry v mezitrubkovém prostoru, vodní komorou dole a se středovým odvodem kondenzátu zabudovaným na prvním tahu trubkového svazku, vyznačený tím, že je tvořen přepážkou (6), svisle vloženou nad trubkovnici (5) do neotrubkované části (1) mezitrubkového prostoru (2), ve vodorovném směru situovanou mezi první tah (3) a druhý tah (16) trubkového svazku (4), mimo výstupní otvor (14) v trubkovnici (5), opatřenou v místě styku s trubkovnicí (5) alespoň jedním otvorem (7) a na ni navazujícími, ke středu ohříváku z trubkového svazku (4) vyčnívajícími usměrňovacími plechy (15) a částí usměrňujících plechů (15), navazujících na vnější pášt (10), který spolu s trubkovnicí (5), přepážkou (6) a úrovní hladiny kondenzátu (12) nad prvním usměrňovacím plechem (15) vymezuje jeho obestavěný prostor. ,