DE3009708A1

DE3009708A1 - Heat exchanger pressure surge reduction equipment - has partition in connection chamber forming air chamber closed at top

Info

Publication number: DE3009708A1
Application number: DE19803009708
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Ing. 8521 Weiher Skocdopole
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1980-03-13
Filing date: 1980-03-13
Publication date: 1981-09-24

Abstract

The equipment reduces pressure surges in a liquid-filled heat- exchanger circuit, the liquid-filled heat-exchanger tubes leading to one or more connection chambers. Each chamber (18,19) in the heat exchanger (1) is divided by a partition (22) so as to form an air chamber (24) closed at the top, the lower edge (23) of the partition being above the level of the bottom of the connection chamber. There can be one or more holes in the partition above the lower edge, and the cross-section of the aperture between the lower partition edge and the chamber bottom can be greater than that of the inlet and outlet unions (20,21).

Description

Anordnung zur Verringerung 70r Druckstößen in einemArrangement to reduce 70r pressure surges in one

mit Flüssigkeit gefüllten Wärmetauscherkreislauf Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verringerung vor. Druckstößen in einem mit Flüssigkeit gefüllten Wärmetauscherkreislauf, bei dem die mit Flüssigkeit gefüllten Rohre eines Wärmetauschers an mindestens eine Anschlußkammer angrenzen.liquid-filled heat exchanger circuit The invention relates to an arrangement to reduce. Pressure surges in a liquid-filled Heat exchanger circuit in which the tubes of a heat exchanger filled with liquid adjoin at least one connection chamber.

ELn Wärmetauscher zur Kondensation von TurXinenabiamp! mit Hilfe von Wasserkühlung ist beispielsweise aus der DE-AS 25 53 397 als bekannt zu entnehmen. Hier münden die wärmetauschenden Rohre in Rohrplatten, an welche Anschlußkammern zur Zuführung bzw. zur Abführung von Wasser angrenzen.ELn heat exchanger for condensation of TurXinenabiamp! with the help of Water cooling is known, for example, from DE-AS 25 53 397. Here the heat-exchanging tubes open into tube plates to which connection chambers for the supply or discharge of water.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ee, bei einem derartigen Wärmetauscher mit einem Flüssigkeitskreislauf unabhängig vom Druck und unabhängig davon, ob Druckstöße mit vorübergehender Erhöhung oder Verminderung des Druckes auftreten, sicherzustellen, daß derartige Druckstöße verringert werden und so keine Schäden am Wärmetauscher und mittelbar oder unmittelbar angeschlossenen Bauteilen hervorrufen können.The object of the present invention is ee, in such a heat exchanger with a liquid circuit independent of the pressure and regardless of whether there are pressure surges occur with a temporary increase or decrease in pressure to ensure that such pressure surges are reduced and so no damage to the heat exchanger and directly or indirectly connected components.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anschlußkammer des Wärmetauschers durch eine Trennwand 90 unterteilt ist, daß eine oben geschlossene Luftkammer entsteht, und daß sich die untere Kante der Trennwand oberhalb der unteren Begrenzung der Anschlußkammer befindet.This object is achieved according to the invention in that the connection chamber of the heat exchanger is divided by a partition 90 that is closed at the top Air chamber is created, and that the lower edge of the partition wall is above the lower Limitation of the connection chamber is located.

Druckstäße treten in flüssigkeitsdurchströmten Systemen immer dann ein, wenn Geschwindigkeitsänderungen der strömenden Flüssigkeit erfolgen. Geschwindigkeitsänderungen in derartigen Systemen sind mmer mit Druckänderungen verbunden, die Rich mit Schallgeschwindigkeit tortpflanzen. Beispielsweise bei Storungen wie Stromausfall und Klappenschlag können starke Druckschwankungen und unter Umständen auch Wasserschläge auftreten, da infolge der Massenkräfte des Wassers die Strömungsbewegung nicht gleichzeitig an allen Stellen zur Ruhe kommt. Hierbei entstehen wechselnde Unter und Überdrücke, die Pendelungen, unter Umständen Abreißen und Wiederzusammenprall der Wassersäulen und dadurch hohe, mitunter zum Bruch führende Beanspruchungen in den Leitungen, Armaturen und sonstigen Anlagetei en zur Folge haben. Auftretende Druckstöße erhöhen sich bei größeren Waesermengen, Strömungsgeschwindigkeiten, Leitungslängen und geodätischen Höhenunterschieden im System Aus diesen Gründen ist die vorliegende Erfindung vor allem anwendbar bei wassergekühlten Kondensatoren in Kraftwerksanlagen mit Dampfturbinen. Die Schaltung des Kühlwasserkreislaufes für einen derartigen, als Kondensator eingesetzten Wärmetauscher ist in Figur 1 schematisch dargestellt. Die Figuren 2 und 3 zeigen AusfUhrungsbeispiele der Erfindung.Pressure surges always occur in systems through which liquid flows on when there are changes in the velocity of the flowing liquid. Speed changes in such systems there are always associated pressure changes, the rich with the speed of sound pie plants. For example, in the event of malfunctions such as power failure and flap slamming strong pressure fluctuations and possibly also water hammer occur as a result due to the inertial forces of the water, the flow movement does not occur at all points at the same time comes to rest. This creates alternating negative and positive pressures, the oscillations, possibly tearing off and re-collision of the water columns and thus high, Sometimes stresses in the pipes, fittings and others that lead to breakage Result in investments. Occurring pressure surges increase with larger amounts of water, Flow velocities, pipe lengths and geodetic height differences in the System For these reasons, the present invention is particularly applicable to water-cooled condensers in power plants with steam turbines. The circuit of the cooling water circuit for such a heat exchanger used as a condenser is shown schematically in FIG. Figures 2 and 3 show exemplary embodiments the invention.

In Figur 1 ist von dem Wärmetauscher 1 nur der KUhlkreislauf dargestellt. Von einem Kühlwasserreservoir 2 wird über eine Leitung 3, eine Kühlwasserpumpe 4 und eine Rückschlagklappe 5 Frischwasser in den Wärmetauscher 1 gefördert. Dort durchströmt das Wasser die wärmetauschenden Rohre und gelangt über eine Leitung 6 und ein Kraftanschlußbecken 7 wieder zurück in das Kühlwasserreservoir 2. Wenn wenig Wasser zur Verfugung steht, kann der Wasserkreislauf auch auf Rückkühlung in einem Kühlturm 8 umgeschaltet werden. In diesem Fall strömt das im gühlturm 8 gekühlte Wasser über eine Leitung 9, eine KUhlturmpumpe 10, eine Rückschlagklappe 11 und eine Leitung 12 in den Wärmetauscher 1, während das aufgewärmte gühlwasser über eine Leitung 13 in den Kühlturm 8 zur Verrieselung und Abkühlung zurückgespeist wird.In Figure 1, only the cooling circuit of the heat exchanger 1 is shown. A cooling water pump 4 is supplied from a cooling water reservoir 2 via a line 3 and a non-return valve 5 delivers fresh water into the heat exchanger 1. there the water flows through the heat-exchanging pipes and arrives via a pipe 6 and a power connection basin 7 back into the cooling water reservoir 2. If If there is little water available, the water cycle can also switch to re-cooling in a cooling tower 8 be switched. In this case it flows Water cooled in the cooling tower 8 via a line 9, a cooling tower pump 10, a non-return valve 11 and a line 12 in the heat exchanger 1, while the heated gühlwasser fed back via a line 13 into the cooling tower 8 for trickling and cooling will.

Hieraus ist zu sehen, daß abhängig davon, ob mit Frischwasserkühlung oder mit Rückkühlung des Kühlwassers in einem Kühlturm 8 gekühlt wird, der Wärmetauscher 1 einmal an der höchsten und einmal an einer niederen Stelle des jeweiligen Kühlkreislaufes liegen kann. Abhängig davon werden sich die Drücke im Wärmetauscher unterschiedlich einstellen. Die erfindungsgemäße Anordnung zur Verringerung von Druckstößen in dem Wärmetauscher 1 arbeitet nun unabhängig davon, ob im Wärmetauscher ein Unter-oder ein ffberdruck vorhanden ist.From this it can be seen that it depends on whether with fresh water cooling or the heat exchanger is cooled with recooling of the cooling water in a cooling tower 8 1 once at the highest and once at a lower point of the respective cooling circuit can lie. Depending on this, the pressures in the heat exchanger will be different to adjust. The inventive arrangement for reducing pressure surges in the Heat exchanger 1 now works regardless of whether there is an under or under in the heat exchanger there is an overpressure.

Der Wärmetauscher 1 (Figur 1 und 3) weist einen Dampfeintrittsstutzen 14 auf, der an eine nicht dargestellte Turbine angeschlossen ist. Die wärmetauschenden Rohre 15 sind zwischen zwei Lochplatten 16 und 17 angeordnet.The heat exchanger 1 (FIGS. 1 and 3) has a steam inlet connection 14, which is connected to a turbine, not shown. The heat exchangers Pipes 15 are arranged between two perforated plates 16 and 17.

An die Lochplatten 16 und 17 grenzen mit Flüssigkeit gefüllte Anschlußkammern 18 und 19 an.Connection chambers filled with liquid border the perforated plates 16 and 17 18 and 19.

In Figur 2 ist die Anschlußkammer 18 mit einem Einlaßstutzen 20 für das Kühlwasser und die Anschlußkammer 19 mit einem Auslaßstutzen 21 für das erwärmte Wasser versehen.In Figure 2, the connection chamber 18 is with an inlet port 20 for the cooling water and the connection chamber 19 with an outlet port 21 for the heated Water provided.

In Figur 3 ist die Anschlußkammer 19 als Umkehrkammer ausgebildet und die wärmetauschenden Rohre 15 sind in zwei Gruppen aufgeteilt. Hierbei strömt das Wasser durch einen Einlaßstutzen 20 in die Anschlußkammer 18 ein, gelangt von da aus durch die untere Hälfte der wärmetauschenden Rohre 15 in die Anschlußkammer 19, dann durch die obere Hälfte der wärmetauschenden Rohre 15 wieder zurück in Die Anschlußkammer 18, von wo aus das erwärmte Wasser diese Anschlußkammer 18 durch den Auslaßstutzen 21 verläßt.In Figure 3, the connection chamber 19 is designed as a reversing chamber and the heat exchanging tubes 15 are divided into two groups. Here flows the water through an inlet port 20 into the connection chamber 18, arrives from there from through the lower half of the heat exchanging tubes 15 in the connection chamber 19, then through the upper half of the heat exchanging tubes 15 again back into the connection chamber 18, from where the heated water this connection chamber 18 leaves through the outlet port 21.

Erfindungsgemäß sind nun in den Anschlußkammern 18 und 19 Trennwände 22 vorgesehen, deren untere Kanten 23 oberhalb des unteren Abschlusses der Änschlußkammern 18 bzw. 19 enden. Damit entstehen Luftkammern 24, die oben geschlossen sind, so daß sich in ihnen Luft sammeln kann.According to the invention are now in the connection chambers 18 and 19 partition walls 22 are provided, the lower edges 23 above the lower end of the connection chambers 18 or 19 end. This creates air chambers 24 which are closed at the top, see above that air can collect in them.

Diese Luft tritt mit der Zeit aus dem Wasser aus oder wird beim Füllen des Kondensators in diesen Kammern eingeschlossen. Vorteilhafterweise ist die Kante 23 der Trennwand soweit oberhalb der äußeren Begrenzung der Anschlußkammern 18 bzw. 19 angeordnet, daß sich zwischen der unteren Kante 23 und der Begrenzung der Anschlußkammern 18 bzw. 19 ein Durchlaßquerschnitt für die Fldssigkeit ergibt, der größer ist als der Querschnitt der Einlaßstutzen 20 bzw. der Auslaßstutzen 21.This air escapes from the water over time or becomes when it is filled of the condenser enclosed in these chambers. The edge is advantageous 23 of the partition wall as far above the outer boundary of the connection chambers 18 or 19 arranged that between the lower edge 23 and the boundary of the connection chambers 18 or 19 results in a passage cross-section for the liquid which is greater than the cross section of the inlet connection 20 or the outlet connection 21.

Für den Fall, daß Druckstöße auftreten, kann eich die Luft in den Luftkammern zusammenpressen bzw. auedehnen, so daß Druckstöße im Inneren des Wärmetauschere 1 weitgehen vermindert werden. Bei Druckstößen, die einen Unterdruck im Inneren der Anschlußkammern hervorrufen, tritt Luit aus den Kammern heraus. Geringe Luftmengen stören den Betrieb nicht, zumal der Luftaustritt tief und somit nicht im Bereich großer Kraftschlußhdhen erfolgt.In the event that pressure surges occur, the air can be calibrated in the Compress or expand air chambers so that pressure surges inside the heat exchanger 1 can be largely reduced. In the event of pressure surges that create a negative pressure inside the connection chambers cause, Luit steps out of the chambers. Small amounts of air do not interfere with operation, especially since the air outlet is deep and therefore not in the area large adhesion heights takes place.

In Figur 4 ist nun eine Anordnung dargestellt, mit deren Hilfe man vermeiden kann, daß bei kurzen Unterdruckstößen größere Luftmengen die Luftkammer 24 verlassen können. Hierzu ist oberhalb der unteren Kante 23 in der Trennwand 22 eine Bohrung 25 angeordnet. Diese Bohrung 25 hat zur Folge, daß im stationären Zustand der Wasserspiegel oberhalb der unteren Kante 23 in der Luftkammer 24 steht. Bei plötzlichen Auftreten eines Unterdruckes wird jetzt der Wasserspiegel unter die Bohrung 25 absinken. Durch den begrenzten Querschnitt der Bohrung 25 kann jedoch nur langsam Luft aus der Luftkammer 24 aus treten.In Figure 4, an arrangement is now shown, with the help of which one can prevent larger amounts of air from entering the air chamber in the event of short negative pressure surges 24 can leave. For this purpose, the partition wall 22 is above the lower edge 23 a bore 25 is arranged. This bore 25 has the consequence that in the stationary state the water level above the lower edge 23 in the air chamber 24 stands. In the event of a sudden negative pressure, the water level is now Sink under the hole 25. Due to the limited cross section of the bore 25 can but only slowly air from the air chamber 24 come out.

In Figur 3 ist die Trennwand 22 der Anschlußkammer 18 zugleich so ausgebildet, daß die Trennwand eine Trennung der Anschlußkammer 18 in Einlaßkammer und Auslaßkammer bewirkt.In Figure 3, the partition 22 of the connection chamber 18 is at the same time so designed that the partition wall separates the connection chamber 18 in the inlet chamber and outlet chamber causes.

4 Patentansprüche 4 Figuren Bezugszeichenliste 1 Wärmetauscher 2 Kühlwasserreservoir 3 Leitung 4 Kühlwasserpumpe 5 Rückschlagklappe 6 Leitung 7 Kraftschlußbecken 8 Kühlturm 9 Leitung 10 Kühlturmpumpe 11 Rückschlagklappe 12 Leitung 13 Leitung 14 Dampfeintrittsstutzen 15 wärmetauschende Rohre 16 Lochplatten 17 - -18 Anschlußkammer 19 - " -20 Einlaßstutzen 21 Auslaßstutzen 22 Trennwand 23 untere Kante 24 Luftkammer 25 Bohrung4 claims 4 figures LIST OF REFERENCE NUMERALS 1 heat exchanger 2 cooling water reservoir 3 line 4 cooling water pump 5 non-return valve 6 line 7 Friction basin 8 cooling tower 9 line 10 cooling tower pump 11 non-return valve 12 line 13 Line 14 Steam inlet connection 15 Heat exchanging pipes 16 Perforated plates 17 - -18 connection chamber 19 - "-20 inlet connection 21 outlet connection 22 partition 23 lower Edge 24 air chamber 25 hole

Claims

Claim 1, an arrangement for reducing pressure surges in one liquid-filled heat exchanger circuit in which the liquid-filled Pipes of a heat exchanger adjoin at least one connection chamber c h g e k e n n n z e i c h n e t that the connection chamber (18, 19) of the heat exchanger (1) is divided by a partition (22) so that an air chamber closed at the top (24) arises, and that the under. Edge (23) of the partition (22) above the lower limit of the connection chamber (18, 19) is located.

2. Arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the partition (22) above its lower edge (23) at least one Has bore (25).

3. Arrangement according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h r e t that several connection chambers (18, 19) of a heat exchanger (1) with a partition wall (22) to form air chambers (24) are provided.

4. Arrangement according to claim 1 to 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the cross section between the lower edge (23) of the Partition wall (22) and the lower limit of the connection chamber (1) located opening is larger than the cross-section of those connected to the connection chambers (18, 19) Inlet (20) or outlet (21).