FR2581172A1

FR2581172A1 - AIR COOLED VAPOR CAPACITORS

Info

Publication number: FR2581172A1
Application number: FR8506227A
Authority: FR
Inventors: George Edward Kluppel
Original assignee: Hudson Products Corp
Current assignee: Hudson Products Corp
Priority date: 1985-03-14
Filing date: 1985-04-24
Publication date: 1986-10-31
Also published as: FR2581172B1; AU3989685A; DE3510277C2; DE3510277A1; GB2172391A; GB2172391B; GB8506670D0; AU577359B2

Abstract

CONDENSEUR DE VAPEURS A REFROIDISSEMENT PAR AIR 10, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'IL COMPREND, UN CARTER ANNULAIRE DE VENTILATEUR 11, UN VENTILATEUR A FLUX AXIAL 12 ADAPTE POUR TOURNER A L'INTERIEUR DU CARTER 11 AUTOUR D'UN AXE 13 PRATIQUEMENT VERTICAL, UN FAISCEAU 14 COMPORTANT AU MOINS UNE RANGEE DE TUBES 15 MONTEE EN TRAVERS D'UNE EXTREMITE DU CARTER ANNULAIRE DE VENTILATEUR AVEC L'AXE DES TUBES INCLINE SUR L'HORIZONTAL DE FACON QU'UNE DE LEURS EXTREMITES SE TROUVE PLUS HAUTE QUE L'AUTRE, DES MOYENS 16 POUR INTRODUIRE LA VAPEUR DANS LES EXTREMITES SUPERIEURES DES TUBES ET DES MOYENS 18 POUR EVACUER LE CONDENSAT DE LEURS EXTREMITES INFERIEURES, ET DES AILETTES 20, 21, 22 SONT PREVUES SUR LES TUBES POUR S'ETENDRE PARALLELEMENT A L'AXE DE ROTATION 13 DU VENTILATEUR 12.AIR-COOLED VAPOR CONDENSER 10, CHARACTERIZED BY THE FACT THAT IT INCLUDES, AN ANNULAR FAN HOUSING 11, AN AXIAL FLOW FAN 12 SUITABLE TO ROTATE INSIDE THE CASING 11 AROUND AN AXIS 13 PRACTICALLY VERTICAL, A HARNESS 14 INCLUDING AT LEAST ONE ROW OF TUBES 15 MOUNTED THROUGH ONE END OF THE FAN RING HOUSING WITH THE AXIS OF THE TUBES INCLINED ON THE HORIZONTAL SO THAT ONE OF THEIR ENDS IS HIGHER THAN THE OTHER , MEANS 16 FOR INTRODUCING THE STEAM INTO THE UPPER ENDS OF THE TUBES AND MEANS 18 FOR EVACUATING THE CONDENSATE FROM THEIR LOWER ENDS, AND THE FINS 20, 21, 22 ARE PROVIDED ON THE TUBES TO EXTEND PARALLEL TO THE AXIS OF FAN ROTATION 13 12.

Description

Condenseurs de vapeurs à refroidissement par air La présente inventionThe present invention in air-cooled vapor condensers.

concerne des améliorations apportées aux condenseurs de vapeurs à refroidissement par air, dans lesquels la vapeur, par exemple la vapeur d'eau, traverse les tubes d'un ou de plusieurs faisceaux de tubes disposés en travers d'une extrémité d'un carter annulaire d'un ventilateur à flux axial pour provoquer la condensation de la vapeur lorsque l'air soufflé par relates to improvements in air-cooled vapor condensers, in which vapor, for example water vapor, passes through the tubes of one or more bundles of tubes arranged across one end of an annular housing an axial flow fan to cause condensation of the vapor when the air blown by

le ventilateur traverse les faisceaux de tubes. the fan passes through the bundles of tubes.

Dans la plupart de ces condenseurs, le ventilateur O10 est supporté avec son axe de rotation perpendiculaire à l'horizontale et les axes des tubes du ou des faisceaux sont inclinés sur l'horizontale de façon qu'une de leurs extrémités se trouve plus haute que l'autre afin que le condensat puisse s'y écouler vers le bas. Deux tels faisceaux peuvent être disposés bout à bout et s'étendre In most of these condensers, the fan O10 is supported with its axis of rotation perpendicular to the horizontal and the axes of the tubes of the bundle (s) are inclined on the horizontal so that one of their ends is higher than the other so that the condensate can flow down there. Two such beams can be arranged end to end and extend

dans des directions opposées pour former ensemble un "V". in opposite directions to form a "V" together.

Par exemple, les faisceaux peuvent être disposés sous la forme d'un "V" inversé au-dessus d'un ventilateur soufflant, la vapeur étant introduite dans les extrémités supérieures des tubes au niveau du sommet du "V" et le condensat étant For example, the bundles can be arranged in the form of an inverted "V" above a blower fan, the vapor being introduced into the upper ends of the tubes at the top of the "V" and the condensate being

évacué de leurs extrémités inférieures. evacuated from their lower extremities.

Chaque faisceau comprend habituellement deux ou plusieurs rangées parallèles de tubes avec des collecteurs à chacune de leurs extrémités, ce qui procure des arrivées Each bundle usually comprises two or more parallel rows of tubes with collectors at each of their ends, which provides arrivals

de vapeur communes et des sorties de condensat communes. common steam and common condensate outlets.

Toutefois, comme il est décrit dans le brevet U.S. n 4 168 742, chaque faisceau peut ne comporter qu'une seule rangée de tubes, chaque tube ayant la forme d'un "caisson" allongé ayant des parois latérales parallèles s'étendant dans la direction du courant passant à travers et qui sont considérablement plus longues que la largeur However, as described in US Pat. No. 4,168,742, each bundle may have only one row of tubes, each tube having the shape of an elongated "box" having parallel side walls extending in the direction of the current flowing through and which are considerably longer than the width

du tube.of the tube.

Il est également de pratique normale d'équiper ces tubes d'ailettes qui augmentent leurs surfaces extérieures et qui, de ce fait, accroissent leur capacité d'échange thermique, c'est-à-dire leur aptitude à refroidir la vapeur. Ces ailettes peuvent être indépendantes, au sens que chaque tube a ses propres ailettes; ou bien les ailettes sont constituées par des plaques communes aux tubes qui les traversent; ou bien, comme il est représenté dans le brevet précité, les ailettes peuvent s'étendre entre les parois latérales de tubes adjacents et être ainsi communes à ces tubes, qu'elles se présentent sous la forme d'ailettes individuelles, de plaques ou de tôles It is also normal practice to equip these tubes with fins which increase their external surfaces and which, therefore, increase their heat exchange capacity, that is to say their ability to cool the vapor. These fins can be independent, in the sense that each tube has its own fins; or else the fins are constituted by plates common to the tubes which pass through them; or, as shown in the aforementioned patent, the fins can extend between the side walls of adjacent tubes and thus be common to these tubes, whether they are in the form of individual fins, plates or sheets

repliées en accordéon entre les tubes. folded in accordion between the tubes.

Dans tous les cas, les ailettes s'étendent habi- In all cases, the fins extend habitually

tuellement perpendiculairement aux axes des tubes, ce vertically perpendicular to the axes of the tubes, this

qui facilite bien entendu le montage d'ailettes indivi- which of course facilitates the mounting of individual fins

duelles entourant chaque tube ou qui sont extrudées de la surface des tubes ou qui sont constituées par des disques ou des plaques perforées, qui sont glissés sur le tube et fixes ensuite autour de lui. Quand, toutefois, des faisceaux de tels tubes à ailettes sont montés dans un condenseur de vapeur à refoidissement par air du type décrit ci-dessus, l'air en provenance du ventilateur doit changer de direction ou s'incurver pour circuler entre les ailettes et au droit des tubes. Il en résulte la nécessité de fournir au ventilateur une énergie ou une puissance considérable, notamment lorsque, comme c'est normalement le cas, les ailettes sont inclinées de 60 ou plus sur la verticale et sont aussi rapprochées que deux millimètres. L'invention sera mieux comprise à la lecture de dual ones surrounding each tube or which are extruded from the surface of the tubes or which consist of discs or perforated plates, which are slid over the tube and then fixed around it. When, however, bundles of such finned tubes are mounted in an air-cooled vapor condenser of the type described above, the air from the fan must change direction or curve to circulate between the fins and in line with the tubes. This results in the need to provide the fan with considerable energy or power, especially when, as is normally the case, the fins are inclined 60 or more vertically and are as close as two millimeters. The invention will be better understood on reading

la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exem- the detailed description, given below by way of example

ples seulement, de plusieurs réalisations préférées, en liaison avec le dessin joint sur lequel: la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un condenseur de vapeurs à refoidissement par air réalisé selon la présente invention, prise dans le plan indiqué par la ligne en trait mixte 1-1 de la figure 2; la figure 2 est une vue latérale du condenseur de vapeurs de la figure 1, en regardant des lignes en trait mixte 2-2 de la figure 1; et les figures 3, 4 et 5 sont des vues en perspective à grande échelle de portions de faisceau de tubes d'un condenseur avec des ailettes réalisées selon des variantes ples only, of several preferred embodiments, in conjunction with the accompanying drawing in which: Figure 1 is a schematic cross-sectional view of an air-cooled vapor condenser produced according to the present invention, taken in the plane indicated by the dashed line 1-1 in Figure 2; Figure 2 is a side view of the vapor condenser of Figure 1, looking at dashed lines 2-2 in Figure 1; and Figures 3, 4 and 5 are perspective views on a large scale of tube bundle portions of a condenser with fins produced according to variants

de la présente invention.of the present invention.

Le condenseur de vapeurs, représenté sur la figure 1 et repéré dans son ensemble en 10, comporte un carter annulaire de ventilateur 11, ouvert à ses deux extrémités The vapor condenser, shown in FIG. 1 and identified as a whole at 10, comprises an annular fan casing 11, open at its two ends

et adapté pour être disposé sensiblement horizontalement. and adapted to be arranged substantially horizontally.

Un ventilateur 12 est monté sur un arbre 13 pour tourner autour d'un axe sensiblement vertical, ses pales étant agencées pour déplacer l'air vers le haut à travers le carter de ventilateur, comme l'indiquent les flèches sur A fan 12 is mounted on a shaft 13 to rotate about a substantially vertical axis, its blades being arranged to move the air upward through the fan housing, as indicated by the arrows on

la figure 1.Figure 1.

Deux faisceaux de tubes 14 sont montés bout à bout en travers de l'extrémité ouverte supérieure du carter annulaire de ventilateur, par exemple au moyen d'une chambre collectrice 17, ce qui permet à l'air Two bundles of tubes 14 are mounted end to end across the upper open end of the annular fan casing, for example by means of a collecting chamber 17, which allows air

provenant du ventilateur de passer à travers ces fais- coming from the fan to get through these do

ceaux. Comme précédemment décrit, chaque tel faisceau 14 comporte une seule rangée de tubes 15, lesquels ont leurs hides. As previously described, each such beam 14 comprises a single row of tubes 15, which have their

axes disposés à l'intérieur d'un plan incliné sur l'hori- axes arranged inside a plane inclined to the horizontal

zontale et, de ce fait, sur la direction du;courant d'air. zontal and, therefore, on the direction of the air flow.

De façon plus particulière, dans la réalisation préférée de l'invention, les tubes des faisceaux sont inclinés dans des directions opposées et forment ensemble un "V" inversé. Comme on le voit, la vapeur, par exemple de la vapeur d'eau, est amenée à un collecteur 16 s'étendant sur More particularly, in the preferred embodiment of the invention, the bundle tubes are inclined in opposite directions and together form an inverted "V". As can be seen, the vapor, for example water vapor, is supplied to a collector 16 extending over

la longueur des faisceaux et commun aux extrémités supé- the length of the beams and common to the upper ends

rieures des tubes des deux faisceaux. Le condensat en provenance des tubes des faisceaux s'évacue dans des collecteurs 18 dont chacun est commun aux tubes d'un faisceau. Comme il est décrit précédemment et comme il il est bien connu dans la technique, lorsque le courant d'air passe au droit des tubes, la vapeur se condense à l'intérieur de ceux-ci et s'en évacue vers le bas dans tubes of the two bundles. The condensate from the bundle tubes is evacuated in collectors 18 each of which is common to the tubes of a bundle. As described above and as it is well known in the art, when the air flow passes at the right of the tubes, the vapor condenses inside them and is evacuated downwards in

les collecteurs 18.collectors 18.

Comme on le voit et comme il a été mentionné précédemment, chaque faisceau 14 ne comporte qu'une seule rangée de tubes, et les tubes ont une forme de caisson allongé ayant des parois latérales parallèles 19 qui s'étendent dans la direction du courant d'air qui les longe et qui sont considérablement plus longues que la largeur du tube. L'avantage des faisceaux ayant une seule rangée de tubes ainsi réalisés est connu dans la technique, notamment indiqué dans le brevet U.S. 4 168 742 précité, et de ce fait il n'est pas nécessaire de détailler ici la As can be seen and as mentioned above, each bundle 14 has only one row of tubes, and the tubes have the shape of an elongated box having parallel side walls 19 which extend in the direction of the current d air that runs along them and is considerably longer than the width of the tube. The advantage of bundles having a single row of tubes thus produced is known in the art, in particular indicated in the aforementioned U.S. Patent 4,168,742, and therefore it is not necessary to detail here the

structure intérieure des tubes.inner structure of the tubes.

Dans la réalisation du condenseur de vapeurs représenté sur les figures 1 et 2, les tubes 15 s'étendent à travers des trous ménagés dans des ailettes plates 20 espacées les unes des autres. Toutefois, dans des variantes de l'invention, les ailettes peuvent être constituées par des tôles 21 qui, comme le montre la figure 4, sont repliées en accordéon entre les côtés de tubes adjacents, les coudes entre les plis étant soudés ou fixés de toute autre façon In the embodiment of the vapor condenser shown in FIGS. 1 and 2, the tubes 15 extend through holes made in flat fins 20 spaced from one another. However, in variants of the invention, the fins can be constituted by sheets 21 which, as shown in FIG. 4, are folded in accordion between the sides of adjacent tubes, the elbows between the folds being welded or fixed in any way other way

sur les parois latérales des tubes. Dans une autre réali- on the side walls of the tubes. In another reali-

sation de l'invention, les ailettes peuvent être des feuilles ou des bandes individuelles 22 s'étendant entre les parois latérales de tubes adjacents et soudées à sation of the invention, the fins may be sheets or individual strips 22 extending between the side walls of adjacent tubes and welded to

celles-ci au niveau de leurs extrémités opposées. these at their opposite ends.

Dans chaque cas, toutefois, les ailettes, qu'elles soient sous forme de plaques, de plissés ou de bandes individuelles, s'étendent autrement que perpendiculairement à l'axe des tubes, comme il est usuel dans la technique; de façon plus particulière, elles s'étendent parallèlement In each case, however, the fins, whether in the form of plates, pleats or individual strips, extend other than perpendicular to the axis of the tubes, as is usual in the art; more specifically, they extend in parallel

à la direction du courant d'air en provenance du ventila- to the direction of the air flow from the ventila-

teur 12. De ce fait et comme décrit précédemment, l'air peut circuler entre les ailettes sans changer de direction et de ce fait son écoulement n'exige qu'un minimum de puissance. Ceci est particulièrement avantageux lorsque, comme précédemment décrit, les faisceaux de tubes sont inclinés sur l'horizontale d'un angle d'environ soixante As a result, and as described above, air can circulate between the fins without changing direction and therefore its flow requires only a minimum of power. This is particularly advantageous when, as previously described, the tube bundles are inclined to the horizontal by an angle of about sixty

degrés de sorte que, si les ailettes étaient perpendicu- degrees so that if the fins were perpendicular to

laires à l'axe des tubes, il faudrait que l'air en prove- the axis of the tubes, the air coming from it

nance du ventilateur s'incurve à un angle complémentaire, soit environ cent vingt degrés. Ceci résulte, bien entendu, du fait que les ailettes sont relativement proches les unes des autres, éventuellement séparées seulement de deux millimètres, de sorte qu'aucun volume d'air ne peut The fan curve curves at a complementary angle, about one hundred and twenty degrees. This results, of course, from the fact that the fins are relatively close to one another, possibly only separated by two millimeters, so that no volume of air can

passer entre elles sans changer notablement de direction. pass between them without noticeably changing direction.

Claims

1. Air-cooled vapor condenser (10), characterized in that it comprises an annular fan casing (11), an axial flow fan (12) adapted to rotate inside the casing (11) around a substantially vertical axis (13), a bundle (14) comprising at least one row of tubes (15) mounted in

across one end of the annular fan housing

tor with the axis of the tubes inclined to the horizontal so that one of their ends is higher than the other, means (16) for introducing steam into the upper ends of the tubes and means (18) for drain the condensate from their lower ends, and in that fins (20, 21, 22) are provided on

the tubes to extend parallel to the axis of rotation

tion (13) of the fan (12).

2. Condenser according to claim 1, characterized in that two bundles (14) are provided with the axes of the tubes of the bundles extending in directions

opposite to form a "V" together.

3. Condenser according to any one of the claims.

1 and 2, characterized in that each bundle has a single row of tubes and that each tube has parallel side walls (19) which extend in the direction of the air flow which runs along them and which are

considerably longer than the width of the tubes.

4. Condenser according to claim 3, characterized in that the fins are sheets (22) which extend

between the side walls of adjacent tubes.

5. Condenser according to claim 3, characterized in that the fins are plates (20) through

which extend the tubes of each row.

6. Condenser according to claim 3, characterized in that the fins are sheets (21) folded in

accordion between the side walls of adjacent tubes.

7. Tube bundle, characterized in that it comprises

carries at least one row of tubes having their axes arranged in a plane, means by which steam can be introduced into one end of the tubes and means by which the condensate can be discharged from their other ends, and in that

fins are mounted on the tubes and extend further

only perpendicular to the plane.

8. Tube bundle according to claim 7, which comprises only one row of tubes, characterized in that each tube has parallel side walls

which are considerably longer than its width.

9. Tube bundle according to claim 8, characterized in that the fins are sheets which

extend between the side walls of adjacent tubes.

10. Tube bundle according to claim 8, characterized in that the fins are plates to

through which extend the tubes of each row.

11. Tube bundle according to claim 8, characterized in that the fins are folded sheets

in accordion between the side walls of adjacent tubes.

12. Bundle of tubes through which steam can pass and on which air can circulate, characterized in that fins are mounted on the tubes and extend other than perpendicular to the axis of the tubes.

13. Tube bundle according to claim 12, characterized in that the tube has parallel side walls which are considerably longer than its

width.