CS271566B1 - Hairpin heater with heat convection intensification - Google Patents

Description

(57) Navrhovaným řešením se dosáhne optimalizace provozu ohříváku podle vynálezu. Zařízení sestává z příčné přepážky připojené k vnější vestavbě. Jejíž průměr Je větší než průměr vnější roztečné kružnice vnějšího svazku, střední vestavbě. Jejíž maximální průměr Je menši než průměr vnitřní rozteče kružnice vnějšího svazku a minimální průměr Je větší než průměr vstupní roztečné kružnice vnitřního svazku a vnitřní vestavbě, Jejíž průměr je menši než průměr výstupní roztečné kružnice vnitřního svazku. К příčným přepážkám Je připojena trubková vestavba. Jejíž průměr Je menši než průměr minimální střední vestavby a větší než průměr vnitřní vestavby. Vnější vestavba Je ke střední vestavbě připojena radiální vestavbou a střední vestavba Je připojena radiální vestavbou k vnitřní vestavbě. Střední vestavba Je připojena radiální vestavbou k trubkové vestavbě a trubková vestavba je další radiální vestavbou připojena bua k další trubkové vestavbě, nebo k vnitřní vestavbě.

Uvedeného zařízení se použije pro vysokotlaké 1 nízkotlaké stupně regeneračních ohříváků parních elektráren a pro teplofikaČní ohříváky klasických i Jaderných elektráren.

(13) 31 (51) Int. Cl⁵

F 28 F 13/06

obr. 2

CS 271 566 Bl

Vynález se týká vlásenkového ohříváku s intenzifikací přestupu tepla na straně kondenzující páry, určeného zejména pro regenerační a teplofikaČní okruhy jaderných nebo klaeických elektráren.

Pro větší celky se v regeneraci a teplofikaci používají tzv. vlásenkové ohříváky. Tyto ohříváky Jsou vhodné pro sériovou výrobu, osvědčují se v provozu pro snadnou údržbu a provedení oprav v případě vzniku netěsnosti. Vlásenkové ohříváky jsou navrhovány bud jako horizontální, nebo vertikální. Vertikální vlásenkové ohříváky, jejichž výhodnost se projevuje zejména při dispozičním řešení strojovny, jsou bu8 klasické konstrukce s rovinně symetrickým trubkovým svazkem, nebo a osově symetrickým trubkovým svazkem s kruhovou koncentrickou nebo trojúhelníkovou mříží. Uspořádání э osově symetrickým trubkovým svazkem je výhodné zejména v případech^ kdy je schématem zadáno podchlazení kondenzátu odběrové páry. Zatímco bezpečný provoz vertikálních ohříváků 8 rovinně symetrickým trubkovým svazkem obvykle vyžaduje zatopení kondenzátem obou tahů, lze u ohříváku s osově symetrickým trubkovým svazkem umístit podchlazovač nad spodní část rozdělené trubkovnice, přičemž hladina kondenzátu v takovém ohříváku nedosahuje vrchní část trubkovnice. Odběrová pára u takovéhoto uspořádání vstupuje po celém obvodu do vnějšího svazku, proudí radiálně vnějším svazkem, prostorem oddělujícím vnější svazek od vnitřního a dále vnitřním svazkem.

Odběrová pára kondenzuje na teplosměnných trubkách a vytvořená vrstvička kondenzátu stékající po stěnách trubek tvoří hlavní tepelný odpor pro prostup tepla. Kondenzát ja z teplosměnných trubek odváděn příčnými přepážkami. Snahou konstruktérů ohříváků je umístit příčné přepážky v co nejmenší vzdálenosti, aby tepelný odpor, představovaný vrstvičkou kondenzátu, byl malý. Volba minimální vzdálenosti přepážek je však omezena technologií výroby a montáže, nevýhoda takto konstruovaných ohříváků spočívá v tom, že součinitel přestupu tepla na straně kondezující odběrové páry je značně menší, než na straně ohřívané vody. Rozbor ohříváků.z hlediska rychlosti odběrové páry v radiálním směru ukázal, že i u nízkotlakých ohříváků jsou radiální rychlosti velmi malé a jejich velikost prudce klesá zejména v centrálním tahu. Dalěí nevýhodou takto navrhovaných ohříváků je nutnost používání složitých vestaveb zrovnoměrňujících radiální průtok páry, zejména při použití radiálních vstupů do ohříváků tak, aby konec kondenzace se nacházel ve středové částí, tj. v místech, ve kterých jsou provedeny odběry nekondenzovatelných plynů. S ohledem na zvýšený odpor pro vstup tepla stékající vrstvou kondenzátu vycházejí tyto ohříváky značně velká, což přináší velkou spotřebu vysoce jakostních materiálů třídy 15 a 17 na výrobu teplosměnné plochy.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje vlásenkový ohřívák s intenzifikaci přestupu tepla, jehož podstata spočívá v tom, že к příčným přepážkám je připojena vnější vestavba, jejíž průměr Je větší, než průměr vnější roztečné kružnice vnějšího svazku, střední vestavba, jejíž průměr je menši, než průměr vnitřní roztečné kružnice vnějšího svazku a minimální průměr Ja větší,’ než průměr vstupní roztečné kružnice vnitřního svazku a vnitřní vestavba, jejíž průměr je menší, než průměr výetupni roztečné kružnice vnitřního svazku.

Zejména u ohříváků větších průměrů může být к příčným přepážkám připojena trubková vestavba, Jejíž průměr je menší, než minimální průměr střední vestavby a větší, než průměr vnitřní vestavby, pro usměrněni proudění odběrové páry může být vnější vestavba, střední vestavba a vnitřní vestavba spojena radiální vestavbou. U ohříváků obsahujících i trubkovou vestavbu může být střední vestavba připojena radiální vestavbou к trubkové vestavbě a trubková vestavba Je další radiální ves tavbou,připojena ЬиЗ к další trubkové vestavbě, nebo к vnitřní vestavbě.

Výhoda tohoto uspořádáni tkvi v tom, ža teplosměnné plocha pro kondenzaci Je využívána a vysokou efektivností, protože rychlost odběrové páry lze volit optimálně, a tím zvyšovat součinitel přestupu tepla na straně kondenzující páry. U vlásenkového ohříváku a intenzifikací přestupu tepla podle vynálezu Je při použití radiálních vstupů páry do

CS 271 566 B1 ohříváku usměrňován průtok odběrové páry tak, aby konec kondenzace ae nacházel ve středové části. Tímto opatřením sa zmenšuje možnost vzniku korozí na minimum, což vede ke zvýšení životnosti a spolehlivosti ohříváku. Efektivní využiti teplosměnné plochy potom vede ke zmenšování rozměrů zařízení, snižování hmotnosti a tak к úsporám kvalitních materiálů.

Příklad uspořádáni vlásenkového ohříváku s intenzifikací přestupu tepla podle vynálezu je na připojených výkresech, kde na obr. 1 Js zobrazen řez svislou rovinou vlásenkovým ohřívákem s intenzifikací přestupu tepla, na obr. 2 Je příčný řaz uvedeným ohřívákem při instalaci vnější střední a vnitřní vestavby, na obr. 3 Je příčný řez obříváku, u kterého Je použita trubková vestavba a radiální vestavba, na obr· 4 Jo příčný řez ohřívákem, z něhož Je patrné Jiné uspořádání jednotlivých vestaveb a na obr. 5 je příčný řez ohřívákem s intenzifikační vestavbou uspořádanou do dvou tahů·

Vlásenkový ohřívák 8 intenzifikací přestupu tepla sestává z pláště JL, ve kterém se nechází trubkovnice 2, do které jsou upevněny teplosměnné trubky 9, uspořádané do vnitřního svazku 10, ohraničené výstupní roztečnou kružnicí 14 a vstupní roztečnou kružnicí £5 a do vnějšího svazku 11; ohraničeného vnitřní roztečnou kružnicí 16 a vnější roztečnou kružnicí 17. Po výšce jsou teplosměnné trubky 9 podpírány příčnými přepážkami 12, které slouží také к odvodu vrstvy kondenzátu z povrchu teplosměnných trubek 9. Příčnými přepážkami 12 prochází středová trubka 13, sloužící к odvodu kondenzátu a umožňující sběr nekondenzovatelných plynů do odvodu plynu 8.

Pod trubkovnicí 2 je uspořádána rozdělovači komora 7, na níž Je proveden přívod ohřívané vody 3 a odvod ohřívané vody 4, V provedení podle obr. 1 rozdělovači komorou 7 také prochází odvod kondenzátu 6. Přívod odběrové páry 5 je proveden na plášti JL z boku v radiálním směru. К jednotlivým příčným přepážkám 12 je připojena vnější vestavba 18, středová vestavba £9, vnitřní vestavba 20 a popřípadě i trubková vestavba 21, které jsou navzájem pospojovány radiální vestavbou 22.

Vnější vestavba 18 jednak chrání teplosměnné trubky J9 vnějšího svazku 11 před korozně erozním napadáním od vlhkosti v proudu odběrové páry a jednak usměrňuje proud páry do optimálního směru tak, aby omýváni teplosměnných trubek 9 bylo co nejlepší z hlediska přestupu tepla· Další usměrňování proudu kondenzující páry a jeho udržování v optimální rychlosti provádějí střední vestavba 19, vnitřní vestavba 20, trubková vestavba 21 a radiální vestavba 22.

Vlásenkový ohřívák s intenzifikaci přestupu tepla Je obzvláště vhodný pro vysokotlaké i nízkotlaké stupně regeneračních ohříváků parních elektráren a pro teplofikaČní ohříváky klasických i jaderných elektráren. De však vhodný ve všech odvětvích jako potravinářský a chemický průmysl, v procesech, u kterých v mezitrubkovém prostoru dochází ke kondenzaci nějakého média a v trubkách proudí ohřívané médium se značně vysokým součinitelem přestupu tepla.

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims (4)

1. Vlásenkový ohřívák e intenzifikací přestupu tepla, sestávající z pláště, trubkovnice, přívodu ohřívané vody, odvodu ohřívané vody, přívodu odběrové páry, odvodu kondsnzádu, rozdělovači komory, odvodu plynů, vnitřního svazku, vnějšího svazku, vnějších přepážek a středové trubky, vyznačující se tím, že к příčným přepážkám (12) je připojena vnější vestavba (18), jejíž průměr je větší, než průměr vnější roztečné kružnice (17) vnějšího svazku (11), střední vestavba (19), jejíž maximální průměr je menší, než průměr vnitřní rozteče kružnice (16) vnějšího svazku (11) a minimální průměr je větší, než průměr vstupní roztečné kružnice (15) vnitřního svazku (10) a vnitřní vestavba (20), jejíž průměr je menší než průměr výstupní roztečné kružnice (14) vnitřního svazku (10).

CS 271 566 Bl

2. Vlásenkový ohřívák s intenzifikací přestupu tepla podle bodu 1, vyznačující se tím, že к příčným přepážkám (12) je připojena trubková vestavba (21), jejíž průměr je menší, než minimální průměr střední vestavby (19) a větší, než průměr vnitřní vestavby (20).

3. Vlásenkový ohřívák s intenzifikaci přestupu tepla podle bodu 1, vyznačující se tím, že vnější vestavba (18), střední vestavba (19) a vnitřní vestavba (20) jsou spojeny radiální vestavbou (22).

4. Vlásenkový ohřívák s intenzifikací přestupu tepla podle bodů 2 a 3, vyznačující se tím, že střední vestavba (19) je připojena radiální vestavbou (22) к trubkové vestavbě (21) a trubková vestavba (21) je další radiální vestavbou (22) připojena bud к další trubkové vestavbě (21), nebo к vnitřní vestavbě (20).