RU2047073C1

RU2047073C1 - Air surface condenser

Info

Publication number: RU2047073C1
Authority: RU
Inventors: Ю.Н. Васильев; В.Д. Нестеров; В.А. Струевич
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: steam turbine plants. SUBSTANCE: condenser has tubes 1 vertically arranged in housing 2 and secured in tube plates 3 and 4. Tube plate 3 is connected with steam header 5, and tube plate 4, with condensate header 6. Housing 2 in its lower portion is secured together with diffuser 7 accommodating axial fan 8 coupled with reducer 9. Tubes 1 have pin-like fins. EFFECT: enlarged operating capabilities. 5 dwg

Description

Изобретение касается теплообмена и может быть использовано в любой отрасли промышленности, где имеется потребность в теплообмене. The invention relates to heat transfer and can be used in any industry where there is a need for heat transfer.

Создание эффективных воздушных поверхностных конденсаторов, применяющихся в передвижных паротурбинных установках (энергопоезда), в химической промышленности и в других областях техники, является весьма важной задачей, имеющей большое народнохозяйственное значение. The creation of efficient air surface condensers used in mobile steam turbine plants (power trains), in the chemical industry and in other fields of technology is a very important task of great economic importance.

Наиболее близкими к изобретению являются воздушно-водяные теплообменники, так называемые аппараты воздушного охлаждения (АВО), используемые в настоящее время в качестве воздушных конденсаторов и состоящие из корпуса с размещенным в нем пучком оребренных труб. Closest to the invention are air-water heat exchangers, the so-called air cooling apparatus (ABO), currently used as air condensers and consisting of a housing with a beam of finned tubes placed therein.

Однако применение для компоновки трубных пучков указанных конденсаторов трубок, оребренных круглыми ребрами, имеющих относительно низкое значение коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха α_возд. Например, при скорости воздуха 10-15 м/с и температуре +20^оС коэффициент теплоотдачи со стороны охлаждающего воздуха в рассматриваемых конденсаторах не превышает 50-65 Вт/м² град. Это не удовлетворяет современным требованиям и приводит к увеличению поверхности теплообмена и, следовательно, к увеличению металлоемкости. Недостатком таких конденсаторов является применение малоэффективного перекрестного тока теплоносителей.However, the use for the arrangement of tube bundles of said condensers of tubes finned with round ribs having a relatively low value of the heat transfer coefficient from the air side α _air . For example, at an air speed of 10-15 m / s and a temperature of +20 ^о С, the heat transfer coefficient from the cooling air side in the considered condensers does not exceed 50-65 W / m ² deg. This does not meet modern requirements and leads to an increase in the heat transfer surface and, consequently, to an increase in metal consumption. The disadvantage of such capacitors is the use of inefficient cross-flow of heat transfer fluids.

Кроме того, в поверхностных воздушных конденсаторах, применяющихся в настоящее время, конденсация пара осуществляется внутри трубного пучка, имеющего наклон к горизонту около 7^о. Согласно теории конденсации коэффициент теплоотдачи со стороны пара α_пар и производительность конденсатора G_конд, при прочих равных условиях, соответственно пропорциональны

и sinβ следовательно, применение малого угла наклона трубного пучка к горизонту ведет к значительному ухудшению характеристик конденсатора α_пар и G_конд.In addition, in surface air condensers currently used, condensation of the vapor is carried out inside the tube bundle, which has an inclination to the horizon of about 7 ^about . According to the theory of condensation, the heat transfer coefficient from the side of the vapor α _pairs and the performance of the condenser G _con , ceteris paribus, are respectively proportional

and sinβ therefore, the application of a small angle of inclination of the tube bundle to the horizon leads to a significant deterioration in the characteristics of the capacitor α _pairs and G _cond .

Целью изобретения является повышение эффективности работы конденсатора. The aim of the invention is to increase the efficiency of the capacitor.

Цель достигается тем, что в воздушном поверхностном конденсаторе, включающем корпус с размещенным в нем пучком оребренных труб, трубный пучок размещен в корпусе вертикально, закреплен в трубных досках под углом 60-70^о к горизонту, снабжен стерженьковым оребрением.The object is achieved in that the surface condenser in the air, comprising a housing arranged therein a beam of finned tubes, the tube bundle arranged in the housing vertically secured in tube plates at an angle ^of 60-70 to the horizontal, provided with ribbing rodlet.

На фиг. 1 изображен предлагаемый конденсатор; на фиг.2 трубка трубного пучка; на фиг. 3 и 4 сечения А-А и Б-Б трубки на фиг.2 соответственно; на фиг. 5 график зависимости коэффициента теплоотдачи прототипа и предложенного конденсатора. In FIG. 1 shows the proposed capacitor; figure 2 tube tube bundle; in FIG. 3 and 4 of section aa and bb of the tube in figure 2, respectively; in FIG. 5 is a graph of the heat transfer coefficient of the prototype and the proposed capacitor.

Конденсатор состоит из трубок 1, размещенных вертикально в корпусе 2 и закрепленных в трубных досках 3 и 4. Трубная доска 3 соединена с паровым коллектором 5, а трубная доска 4 соединена с конденсаторным коллектором 6. Корпус 2 в нижней части закреплен с диффузором 7, внутри которого помещен осевой вентилятор 8, связанный с редуктором 9. Трубки 1 снабжены стерженьковым оребрением 10. The condenser consists of tubes 1 placed vertically in the housing 2 and fixed in the tube plates 3 and 4. The tube plate 3 is connected to the steam manifold 5, and the tube plate 4 is connected to the condenser manifold 6. The housing 2 in the lower part is fixed with a diffuser 7, inside which placed the axial fan 8 connected to the gear 9. The tubes 1 are equipped with a rod fin 10.

Конденсатор работает следующим образом. The capacitor works as follows.

Отработанный пар поступает в паровой коллектор 5 и далее расходится по трубкам 1 трубного пучка, который охлаждается воздушным потоком, создаваемым вентилятором 8. The spent steam enters the steam manifold 5 and then diverges through the tubes 1 of the tube bundle, which is cooled by the air flow created by the fan 8.

Схема движения теплоносителей на рабочем участке трубного пучка чисто противоточная и только на начальном и конечном участках трубного пучка движение пара и конденсата происходит под углом 60-70^о к горизонту. После прохождения трубного пучка воздушный поток уходит в атмосферу. Паровой поток, двигаясь по трубкам трубного пучка сверху вниз, охлаждается и конденсируется. Конденсат собирается в конденсаторном коллекторе 6, оттуда он забирается и подается в сеть потребителя в соответствии с технологической схемой работы установки.Driving movement of the tube bundle in heat transfer working portion and pure countercurrent only on the initial and final portions of the tube bundle of steam and condensate motion occurs at an angle ^of 60-70 to the horizontal. After the passage of the tube bundle, the air flow goes into the atmosphere. The vapor stream, moving through the tubes of the tube bundle from top to bottom, cools and condenses. The condensate is collected in the condenser collector 6, from there it is taken and supplied to the consumer network in accordance with the technological scheme of the installation.

Применение угла наклона входного и выходного участков трубного пучка к горизонту меньше 60-70^о приведет к ухудшению характеристик конденсатора.The use of the angle of inclination of the input and output sections of the tube bundle to the horizon less than 60-70 ^about will lead to a deterioration in the characteristics of the capacitor.

Вертикальное расположение трубного пучка позволит значительно увеличить производительность конденсатора и коэффициент теплоотдачи со стороны пара соответственно пропорционально отношениям

и

а применение стерженькового оребрения позволяет почти в два раза увеличить коэффициент теплоотдачи со стороны охлаждающего воздуха (фиг.5): кривая 1 зависимость α_возд= f (W_{возд.узк}) при t_возд + 25^оС в исследованном стерженьковом оребрении (d_ст 2,0 мм) и кривая 2 зависимость α_возд f (W_{возд.узк}.) при t_возд= +25^оС в отечественном серийном АВО с круглым оребрением трубного пучка.The vertical arrangement of the tube bundle will significantly increase the capacity of the condenser and the heat transfer coefficient on the steam side, respectively, in proportion to the ratios

and

and the use of the rodlet ribbing allows nearly double the heat transfer coefficient from the side of cooling air (5): curve 1 _Air dependence α = f (W _vozd.uzk) at t + 25 _Air ^C. investigated rodlet fins (d _Article 2 , 0 mm) and curve 2 the dependence of α _Sports f (W _vozd.uzk.) _Air at t = 25 ^{° C} in a domestic ABO series of circular fins of the tube bundle.

Экономический эффект от применения стерженькового оребрения в предлагаемом воздушном поверхностном конденсаторе заключается в том, что в результате увеличения коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха почти в два раза уменьшается поверхность охлаждения конденсатора при одновременном значительном увеличении производительности вследствие вертикального расположения трубного пучка. The economic effect of the use of rod finning in the proposed air surface condenser is that as a result of the increase in the heat transfer coefficient from the air side, the cooling surface of the condenser is almost halved, while the productivity is significantly increased due to the vertical arrangement of the tube bundle.

Высокая эффективность поверхностных воздушных конденсаторов со стерженьковым оребрением, наряду с достаточно простой и надежной технологией изготовления стерженьково-оребренных поверхностей, разработанных во ВНИИГАЗе и не требующих использования дорогостоящего оборудования и высококвалифицированной рабочей силы, позволяют рекомендовать промышленность к внедрению предлагаемые конденсаторы и приступить к модернизации выпускаемых отечественной промышленностью воздушных конденсаторов (АВО) путем применения в них вертикальной компоновки одноходовых теплообменных секций серийных АВО при перекрестном токе теплоносителей. The high efficiency of surface air condensers with rod finning, along with a fairly simple and reliable technology for the manufacture of rod-fin surfaces, developed at VNIIGAZ and not requiring the use of expensive equipment and highly qualified workforce, allow the industry to recommend the proposed capacitors and start upgrading the domestic ones air condensers (ABO) by applying vertical ponovki single-loop heat exchanger sections in cross ABO serial stream of coolants.

Предложенный конденсатор с вертикальным расположением трубного пучка кардинально решает проблему воздушных поверхностных конденсаторов, так как даже не прибегая к стерженьковому оребрению трубного пучка, а применяя только вертикальную компоновку одноходовых теплообменных секций серийных АВО, можно без увеличения энергозатрат на продувку охлаждающего воздуха значительно увеличить производительность конденсатора и тем самым получить большой экономический эффект. The proposed condenser with a vertical arrangement of the tube bundle dramatically solves the problem of surface air condensers, since without even resorting to rod finning of the tube bundle, and using only the vertical layout of the single-pass heat-exchange sections of serial ABOs, it is possible to significantly increase the condenser performance without increasing the energy consumption for purging cooling air and thereby get a great economic effect.

Claims

AIR SURFACE CAPACITOR, comprising a housing with a bundle of vertical finned tubes fixed in the tube boards, characterized in that, in order to increase efficiency, the tube boards are installed in a vertical plane and the peripheral sections of the pipes adjacent to the boards are located at an angle of 60 70 ^o to the horizontal plane, while the finning of the pipes is made in the form of rods.