CS271566B1

CS271566B1 - Hairpin heater with heat convection intensification

Info

Publication number: CS271566B1
Application number: CS877283A
Authority: CS
Inventors: Josef Ing Srutek; Vaclav Ing Masek; Oldrich Ing Manek
Original assignee: Srutek Josef; Masek Vaclav; Manek Oldrich
Priority date: 1987-10-08
Filing date: 1987-10-08
Publication date: 1990-10-12
Also published as: CS728387A1

Abstract

By this proposed solution, optimisation of the heater's function is achieved. The device consists of a transversal separation wall linked with the outer building in, whose diameter is bigger than the diameter of the outer pitch circle of the outer bundle, to the middle building in, whose maximum diameter is smaller than the diameter of the inner pitch circle of the outer bundle and its minimum diameter is bigger than the diameter of the input pitch circle of the inner bundle and to the inner building in, whose diameter is smaller than the diameter of the output pitch circle of the inner bundle. To the transversal separation walls, a tube building is linked, whose diameter is smaller than the diameter of the inner building. The inner building is linked to the middle building, by means of radial building in and the middle building is, by means of radial building linked to the inner building. The middle building is by means of radial building linked to the tube building or to the inner building. The above-mentioned device can be used for high-pressure and low-pressure grades of regenerative heaters for steam power stations and for industrial heaters of classical and nuclear power stations.<IMAGE>

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.(57) The proposed solution achieves the optimization of the operation of the heater according to the invention. The device consists of a transverse partition connected to the external installation. Whose diameter is greater than the diameter of the outer pitch circle of the outer bundle, the central installation. Whose maximum diameter is smaller than the diameter of the inner span of the outer bundle circle and the minimum diameter is greater than the diameter of the input spacing of the inner bundle and the inner lining whose diameter is smaller than the diameter of the output spacing circle of the inner bundle. Tubular installation is connected to transverse bulkheads. Whose diameter is smaller than the diameter of the minimum center-mounted and larger than the diameter of the inner-built. External installation Is connected to the central installation by a radial installation and the middle installation Is connected by a radial installation to the internal installation. Medium installation It is connected by a radial installation to the pipe installation and the pipe installation is connected to another tube installation or to the internal installation by another radial installation.

Uvedeného zařízení se použije pro vysokotlaké 1 nízkotlaké stupně regeneračních ohříváků parních elektráren a pro teplofikaČní ohříváky klasických i Jaderných elektráren.This equipment is used for high-pressure 1 low-pressure stages of regenerative heaters of steam power plants and for heating heaters of both conventional and nuclear power plants.

(13) 31 (51) Int. Cl⁵ (13) 31 Int. Cl ⁵

F 28 F 13/0613/06

obr. 2Fig. 2

CS 271 566 BlCS 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.The present invention relates to a hairpin heater with intensification of the heat transfer on the condensing steam side, intended in particular for the regeneration and heating circuits of nuclear or Klae power plants.

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.For larger units, hairpin heaters are used in regeneration and heating. These heaters are suitable for series production, prove in operation for easy maintenance and repair in case of leakage. Hairpin heaters are designed either as horizontal or vertical. The vertical hairpin heaters, whose advantage is particularly apparent in the layout of the machine room, are either classical constructions with a planarly symmetrical tubular bundle or an axially symmetrical tubular bundle with a circular concentric or triangular grating. The arrangement of the axially symmetrical tube bundle is advantageous especially in cases where the sub-cooling of the steam condensate is specified by the scheme. While the safe operation of vertical heaters 8 with a planarly symmetrical tube bundle usually requires condensate flooding of both strokes, in an axially symmetric tube bundle heater, a subcooler may be placed above the lower portion of the split tube sheet. In such an arrangement, the sampling steam enters the outer bundle all over the circumference, flows radially through the outer bundle, through the space separating the outer bundle from the inner bundle and further through the inner bundle.

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.The sampling steam condenses on the heat transfer tubes and the formed condensate layer flowing down the tube walls forms the main thermal resistance for heat transfer. The condensate is drained from the heat exchange tubes by transverse baffles. The design of the heater designers is to place the transverse baffles as close as possible so that the thermal resistance represented by the condensate layer is small. However, the choice of the minimum distance of the baffles is limited by the technology of production and assembly, the disadvantage of such designed heaters is that the heat transfer coefficient on the condensing off-take steam side is considerably smaller than on the heated water side. The analysis of the heaters in terms of the rate of sampling steam in the radial direction showed that even in low-pressure heaters, the radial speeds are very small and their size decreases sharply, especially in the central draft. A further disadvantage of the heaters proposed in this way is the need to use complicated installations equalizing the radial flow of steam, especially when using radial inlets to the heaters so that the end of condensation is located in the central part, i.e. where the non-condensable gases are taken. Due to the increased resistance to heat input through the condensate layer, these heaters are very large, resulting in a high consumption of high-quality materials of Classes 15 and 17 for the production of heat transfer surfaces.

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.The aforementioned disadvantages are eliminated by a hairpin heater with intensification of heat transfer, which is based on the fact that the transverse bulkheads are connected with an outer installation whose diameter is greater than the diameter of the outer pitch circle of the outer bundle, the central installation whose diameter is smaller than the inner diameter. the outer bundle pitch circle and the minimum diameter J is greater than the inner bundle pitch circle diameter, and the inner fitting whose diameter is smaller than the inner bundle pitch circle diameter.

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.In particular for heaters of larger diameters, a tubular installation whose diameter is smaller than the minimum diameter of the intermediate installation and larger than the diameter of the internal installation may be connected to the transverse bulkheads, the external installation, the intermediate installation and the internal installation may be connected by a radial installation. . For heaters incorporating a tubular installation, the intermediate installation may be connected by a radial installation to the tubular installation and the tubular installation. It is another radial melt, connected to the next tubular installation or to the internal installation.

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 doThe advantage of this arrangement is that the heat exchange surface for the condensation is utilized and of high efficiency, since the rate of heat removal can be optimally selected, thereby increasing the heat transfer coefficient on the condensing steam side. In the hairpin heater and intensification of heat transfer according to the invention it is by using radial steam inlets to

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.CS 271 566 B1 the flow of the steam is directed so that the end of the condensation ae is in the central part. This reduces the possibility of corrosion to a minimum, which leads to an increase in the service life and reliability of the heater. The efficient use of the heat exchange surface then leads to a reduction in the dimensions of the device, a reduction in weight and thus to savings in quality materials.

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·An example of an embodiment of a hairpin heater with intensification of heat transfer according to the invention is shown in the accompanying drawings, where Fig. 1 is a vertical section through a hairpin heater with intensification of heat transfer. FIG. 3 is a cross-sectional view of a heater in which a tubular and radial installation is used; FIG. 4 is a cross-sectional view of a heater showing another arrangement of the individual housings; and FIG. moves ·

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.The hairpin heater 8 by intensifying the heat transfer consists of a casing 11 in which there is no tubesheet 2, into which the heat transfer tubes 9 arranged in the inner bundle 10, bounded by the outlet pitch circle 14 and the inlet pitch circle 5 5, and the outer bundle 11; bounded by the inner pitch circle 16 and the outer pitch circle 17. Over the height, the heat transfer tubes 9 are supported by transverse baffles 12 which also serve to drain the condensate layer from the surface of the heat exchange tubes 9. non - condensable gases to the gas outlet 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.A distribution chamber 7 is arranged below the tube plate 2, on which heated water inlet 3 and heated water outlet 4 are provided. In the embodiment according to FIG. 1, the condensate outlet 6 also passes through the distribution chamber 7. radial direction. The individual transverse partitions 12 are connected with an outer installation 18, a central installation 19, an inner installation 20 and possibly a tubular installation 21, which are connected to each other by a radial installation 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.The outer assembly 18 protects the heat exchanger tubes 9 of the outer bundle 11 against corrosion erosion from moisture in the extraction steam stream and directs the steam flow to the optimum direction so that the heat exchange tubes 9 are best cleaned for heat transfer. it is maintained at the optimum speed by the intermediate assembly 19, the internal assembly 20, the tubular assembly 21 and the radial assembly 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.Hairpin heater with intensification of heat transfer It is especially suitable for high and low pressure stages of regenerative heaters of steam power plants and for heating heaters of conventional and nuclear power plants. However, it is suitable in all sectors such as the food and chemical industries, in processes where some medium condenses in the inter-tube space and the medium to be heated flows with a very high heat transfer coefficient.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

1. A hairpin heater having intensified heat transfer, comprising a shell, a tubesheet, a heated water inlet, a heated water outlet, a steam inlet, a condensate outlet, a distribution chamber, a gas outlet, an inner bundle, an outer bundle, an outer baffle and a central tube. by attaching to the transverse partitions (12) an outer assembly (18) whose diameter is greater than the diameter of the outer pitch circle (17) of the outer bundle (11), a central assembly (19) whose maximum diameter is less than the diameter the inner circle pitch (16) of the outer bundle (11), and the minimum diameter is greater than the diameter of the inlet pitch circle (15) of the inner bundle (10) and the inner assembly (20) whose diameter is smaller than the inner pitch (10).

CS 271 566 Bl

2. A hairpin heater with intensification of heat transfer according to claim 1, characterized in that a tubular assembly (21) having a diameter smaller than the minimum diameter of the intermediate assembly (19) and greater than the inner diameter is attached to the transverse partitions (12). (20).

3. The heat transfer intensifier heater according to claim 1, wherein the outer housing (18), the middle housing (19) and the inner housing (20) are connected by a radial housing (22).

4. A hairpin heater with intensification of heat transfer according to items 2 and 3, characterized in that the central assembly (19) is connected by a radial assembly (22) to the tubular assembly (21) and the tubular assembly (21) is another radial assembly (22). connected either to the other tubular installation (21) or to the internal installation (20).