RU2072067C1 - Straight-flow vertical steam generator - Google Patents
Straight-flow vertical steam generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2072067C1 RU2072067C1 RU94025986A RU94025986A RU2072067C1 RU 2072067 C1 RU2072067 C1 RU 2072067C1 RU 94025986 A RU94025986 A RU 94025986A RU 94025986 A RU94025986 A RU 94025986A RU 2072067 C1 RU2072067 C1 RU 2072067C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- steam generator
- winding
- diameter
- sections
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплообменному оборудованию, в частности к парогенераторам, а точнее к парогенераторам ядерных энергетических установок. The invention relates to heat exchange equipment, in particular to steam generators, and more specifically to steam generators of nuclear power plants.
Известен кожухотрубный теплообменник, содержащий винтообразно закрученные теплообменные трубы овального профиля, закрепленные прямыми круглыми в поперечном сечении концами в трубных досках и установленные одна относительно другой с касанием по максимальному размеру овала. Трубы имеют участки закрутки длиной 5-7d с прямыми участками между ними длиной 1-2d, где d максимальный размер овала. Смежные закрученные участки имеют противоположное направление закрутки [1]
Недостатком этого теплообменника является повышенное сопротивление в трубах и межтрубных каналах. Прямые участки труб короче закрученных в 3,5-5 раз и влияния на снижение гидравлического сопротивления не оказывают.A shell-and-tube heat exchanger is known, comprising oval-shaped screw-shaped heat-exchanging tubes fixed with straight ends round in cross section in tube boards and mounted one relative to the other with touching the maximum size of the oval. The pipes have swirl sections 5-7d long with straight sections 1-2d between them, where d is the maximum size of the oval. Adjacent swirling sections have opposite swirling directions [1]
The disadvantage of this heat exchanger is the increased resistance in the pipes and annular channels. Straight pipe sections are shorter by 3.5–5 times than the twisted ones and have no effect on the reduction in hydraulic resistance.
Наиболее близким техническим решением является кожухотрубный теплообменник, содержащий закрепленные в трубных досках теплообменные элементы типа "труба в трубе" и патрубок подвода одной из сред одновременно в межтрубное пространство и внутренние трубы. Каждая внутренняя труба снаружи снабжена змеевиком, подключенным концами к входному и выходному участкам этой трубы. Имеются патрубок подвода среды в кольцевые полости между наружными и внутренними трубами, патрубки отвода обеих рабочих сред [2]
C заявляемыми существенными признаками предлагаемого изобретения совпадают его следующие признаки:
закрепленные в трубных досках теплообменные элементы типа "труба в трубе";
патрубок подвода греющей среды одновременно в межтрубное пространство и во внутренние трубы;
патрубок подвода рабочей среды в кольцевые полости между наружными и внутренними трубами;
патрубки отвода греющей среды и пара.The closest technical solution is a shell-and-tube heat exchanger containing pipe-in-pipe-type heat exchange elements fixed in the tube sheets and a pipe for supplying one of the media to the annular space and the inner pipes simultaneously. Each inner pipe is provided externally with a coil connected by its ends to the inlet and outlet sections of this pipe. There is a nozzle for supplying the medium to the annular cavities between the outer and inner pipes, and nozzles for removing both working fluids [2]
The claimed essential features of the invention coincide with its following features:
pipe-in-pipe heat exchange elements fixed in tube sheets;
a pipe for supplying a heating medium simultaneously to the annulus and into the inner pipes;
a pipe for supplying a working medium to the annular cavities between the outer and inner pipes;
branch pipes for heating medium and steam.
Введение в кольцевые полости между трубами турбулизатора потока в виде змеевика резко повышает гидравлическое сопротивление, особенно по рабочей среде. К тому же, в зоне испарителя повышается термическая пульсация, что снижает надежность теплообменника. The introduction into the annular cavity between the tubes of the turbulent flow in the form of a coil sharply increases the hydraulic resistance, especially in the working medium. In addition, thermal pulsation increases in the evaporator zone, which reduces the reliability of the heat exchanger.
В прямоточном вертикальном парогенераторе, содержащем закрепленные в его трубных досках теплообменные элементы типа "труба в трубе", патрубок подвода греющей среды сверху одновременно в межтрубное пространство и во внутренние трубы, патрубок подвода рабочей среды снизу в кольцевые полости между наружными и внутренними трубами, патрубки отвода греющей среды и пара внутренние трубы каждого из теплообменных элементов на участке подвода среды в кольцевую полость, образующем в процессе работы зону экономайзера, а также на участке овода среды из кольцевой полости, образующем в процессе работы зону пароперегревателя, выполнены витыми. Как вариант, каждая из внутренних труб в средней части, расположенной между участками подвода и отвода рабочей среды в кольцевую полость, образующей в процессе работы зону испарителя, снабжена не менее чем одним навитым участком, причем длинна прямых участков в 4-8 раз больше длины навитых участков. Диаметр внутренней трубы выполнен в пределах от 0,5 до 0,8 от внутреннего диаметра наружной трубы, а диаметр ее навивки равен разности внутреннего диаметра наружной трубы и диаметра внутренней трубы. Навивка каждого из участков внутренней трубы в зоне испарителя выполнена с плавно изменяющимся шагом от 5 до 20 диаметров внутренней трубы, причем в начале участка он монотонно уменьшается, а от середины увеличивается, и с плавно уменьшающимся до нуля к обоим концам каждого участка диаметром навивки. Как вариант, вся внутренняя труба в зоне испарителя выполнена навитой, причем шаг навивки монотонно увеличивается в направлении к пароперегревателю. Навивка внутренней трубы в зонах экономайзера и пароперегревателя выполнена в виде примыкающих друг к другу участков с плавно уменьшающимся и плавно увеличивающимся диаметром и постоянным шагом навивки. In a direct-flow vertical steam generator containing pipe-in-pipe heat exchange elements fixed in its tube boards, a pipe for supplying a heating medium from above simultaneously into the annular space and into internal pipes, a pipe for supplying a working medium from below to the annular cavities between the external and internal pipes, branch pipes heating medium and steam, the internal pipes of each of the heat-exchange elements in the medium supply section into the annular cavity, which forms the economizer zone during operation, as well as in the medium The water from the annular cavity, which forms the superheater zone during operation, is twisted. Alternatively, each of the inner pipes in the middle part located between the sections for supplying and discharging the working medium into the annular cavity, which forms the evaporator zone during operation, is equipped with at least one wound section, and the length of the straight sections is 4-8 times longer than the length of the wound plots. The diameter of the inner pipe is made in the range from 0.5 to 0.8 of the inner diameter of the outer pipe, and the diameter of its winding is equal to the difference between the inner diameter of the outer pipe and the diameter of the inner pipe. The winding of each of the sections of the inner pipe in the zone of the evaporator is performed with a smoothly varying step from 5 to 20 diameters of the inner pipe, and at the beginning of the section it decreases monotonically, and increases from the middle, and gradually decreases to zero to both ends of each section of the winding diameter. Alternatively, the entire inner pipe in the area of the evaporator is wound, and the winding pitch monotonously increases towards the superheater. The winding of the inner pipe in the economizer and superheater zones is made in the form of adjacent sections with smoothly decreasing and gradually increasing diameter and a constant winding pitch.
Выполнение внутренней трубы каждого из теплообменных элементов витой только в зоне экономайзера и пароперегревателя и без навивки в зоне испарителя снижает гидравлическое сопротивление и затраты на прокачку греющей и рабочей сред. При этом обеспечивается интенсификация теплообмена в зонах экономайзера и пароперегревателя парогенератора. Снижается пульсация температуры в зоне испарителя, и повышается его надежность. The execution of the inner pipe of each of the heat-exchanging elements twisted only in the economizer and superheater zone and without winding in the evaporator zone reduces the hydraulic resistance and the cost of pumping the heating and working media. This ensures the intensification of heat transfer in the areas of the economizer and superheater of the steam generator. The ripple of temperature in the evaporator zone is reduced, and its reliability is increased.
Снабжение каждой из внутренних труб в зоне испарителя одним или несколькими участками с навивкой, длина которых в 4-8 раз меньше длины прямых участков, обеспечивает закрутку потока греющей и рабочей сред, незначительно повышая гидравлическое сопротивление, улучшает теплопередачу в испарителе за счет увеличения поверхности теплообмена вследствие отсутствия экранирования поверхностей наружной и внутренней труб в зоне их возможного контакта. The supply of each of the inner pipes in the evaporator zone with one or several
Выполнение внутренней трубы с наружным диаметром, равным 0,5-0,8 от внутреннего диаметра наружной трубы, и диаметром ее навивки, равным разности внутреннего диаметра наружной трубы и диаметра внутренней трубы, обеспечивает форму кольцевой полости между трубами в виде спиральной ленты, одна сторона которой в продольном диаметральном сечении представляет прямую, а другая
выпуклость, плавно примыкающую своими концами к прямой, причем ширина ленты больше ее высоты в 5-8 раз. Этим обеспечивается интенсивная теплопередача от греющей среды к рабочей за счет турбулизации сред во внутренней трубе и кольцевом канале и развитой поверхности теплообмена между ними.The implementation of the inner pipe with an outer diameter equal to 0.5-0.8 of the inner diameter of the outer pipe, and the diameter of its winding equal to the difference between the inner diameter of the outer pipe and the diameter of the inner pipe, provides the shape of the annular cavity between the pipes in the form of a spiral tape, one side which in the longitudinal diametrical section represents a straight line and the other
a bulge that smoothly adjoins its ends to a straight line, and the width of the tape is 5-8 times greater than its height. This ensures intensive heat transfer from the heating medium to the working one due to turbulization of the media in the inner tube and the annular channel and the developed heat exchange surface between them.
Выполнение внутренний трубы с участками навивки в зоне испарителя с плавно изменяющимся шагом от 5 до 20 диаметров внутренней трубы, причем в начале участка монотонно уменьшающимся, а затем увеличивающимся, и с плавно уменьшающимся до нуля на обоих концах каждого участка диаметром навивки снижает гидравлическое сопротивление в зоне испарителя. The execution of the inner pipe with the winding sections in the evaporator zone with a continuously varying step from 5 to 20 diameters of the inner pipe, and at the beginning of the section monotonically decreasing, and then increasing, and gradually decreasing to zero at both ends of each section, the winding diameter reduces the hydraulic resistance in the zone evaporator.
Выполнение всей внутренней трубы в зоне испарителя навитой, причем с монотонно увеличивающимся шагом навивки в направлении к пароперегревателю, обеспечивает увеличение устойчивости парогенератора к межканальным колебаниям потока рабочего тела. The implementation of the entire inner pipe in the area of the coiled evaporator, and with a monotonously increasing winding pitch towards the superheater, provides an increase in the resistance of the steam generator to inter-channel oscillations of the working fluid flow.
Выполнение навивки внутренней трубы в зонах экономайзера и пароперегревателя в виде повторяющихся участков с плавно уменьшающимся и плавно увеличивающимся диаметром и постоянным шагом навивки обеспечивает увеличение теплоэнергетической эффективности. The winding of the inner pipe in the economizer and superheater zones in the form of repeating sections with a gradually decreasing and gradually increasing diameter and a constant winding pitch provides an increase in heat energy efficiency.
На фиг. 1 изображен прямоточный вертикальный парогенератор, на фиг. 2 - его теплообменный элемент, на фиг.3 вариант выполнения внутренней трубы в зоне испарителя, на фиг. 4 вариант навивки внутренней трубы в зоне испарителя, на фиг. 5 другой вариант навивки внутренней трубы в зоне испарителя, на фиг. 6 вариант навивки внутренней трубы в зонах экономайзера и перегревателя, на фиг. 7 сечение по А-А на фиг. 3. In FIG. 1 shows a direct-flow vertical steam generator; FIG. 2 — its heat exchange element; FIG. 3 shows an embodiment of the inner pipe in the zone of the evaporator; FIG. 4 a variant of winding the inner pipe in the zone of the evaporator, in FIG. 5 another variant of winding the inner pipe in the evaporator zone, FIG. 6 an option for winding the inner pipe in the economizer and superheater zones, FIG. 7 a section along AA in FIG. 3.
Парогенератор содержит корпус 1 с трубными досками 2 и 3 и закрепленные в досках теплообменные элементы 4 типа "труба в трубе". Корпус 1 снабжен патрубком 5 подвода греющей среды одновременно в межтрубное пространство 6 и внутренние трубы 7 и включает пароперегреватель 8, испаритель 9 и экономайзер 10. Экономайзер обеспечивает подогрев поступающей через патрубок 11 рабочей среды, подаваемой в кольцевые полости 12 между наружными трубами 13 и внутренними трубами 7. Через патрубок 14 отводится греющая среда, через патрубок 15 пар. The steam generator comprises a
Трубы 7 и 13 выполнены круглого поперечного сечения, каждая из труб 7 теплообменных элементов 4 в зонах пароперегревателя 8 и экономайзера 10 - витыми. Каждая из труб 7 в зоне испарителя 9 снабжена одним или несколькими навитыми участками 16. Длина 11 ее прямых участков 17 в 4-8 раз больше длины 12 навитых участков 16 (фиг. 3). Если длина прямых участков превышает длину навитых участков более чем в 8 раз, снижается эффективность теплопередачи к рабочей среде в испарителе, при их соотношении менее 4 резко повышается гидравлическое сопротивление.The
Диаметр d внутренней трубы 7 выполнен в пределах 0,5-0,8 от внутреннего диаметра Dв наружной трубы 13. При их соотношении менее 0,5 снижается эффективность нагрева рабочей среды и паропроизводительность, при соотношении более 0,8 резко повышается гидравлическое сопротивление по рабочей среде. Диаметр Dн навивки трубы 7 равен разности внутреннего диаметра Dв трубы 13 и диаметра трубы 7. При этом кольцевая полость 12 в зонах 8 и 10 и на участках 16 испарителя 9 имеет форму спиральной ленты, одна сторона которой в продольном диаметральном сечении представляет прямую, а другая - выпуклость, плавно примыкающую своими концами к прямой, причем ширина ленты В больше ее высоты h в 5-8 раз. Этим обеспечивается интенсивная теплопередача от греющей среды к рабочей за счет турбулизации сред в кольцевом канале 12 и трубе 7 и развитой поверхности теплообмбена между ними.The diameter d of the
Навивка каждого из участков 16 внутренней трубы 7 в зоне испарителя 9 выполнена с плавно изменяющимся шагом от 5 до 20 диаметров труб 7, причем в начале участка он постоянно уменьшается, а от середины увеличивается. Диаметр навивки каждого участка 16 к обеим его концам плавно уменьшается до нуля (фиг. 4). The winding of each of the
Как вариант, труба 7 в зоне испарения 9 выполнена по всей длине испарителя навитой, причем шаг tн навивки монотонно увеличивается в направлении к пароперегревателю (фиг. 5).Alternatively, the
Навивка трубы 7 в зонах экономайзера 10 и пароперегревателя 8 выполнена, как вариант, в виде повторяющихся участков 18 с изменяющимся диаметром навивки: плавно уменьшающимся в начале, а затем плавно увеличивающимся и постоянным шагом навивки (фиг. 6). The winding of the
Парогенератор работает следующим образом. The steam generator operates as follows.
Греющая среда через патрубок 5 подается одновременно в межтрубное пространство 6 парогенератора и внутренние трубы 7, охлаждается, нагревая трубы 13 и 7, и отводится через патрубок 14. Рабочая среда подается через патрубок 11 в кольцевые полости 12 между трубами 13 и 7 и последовательно проходит через экономайзер 10, испаритель 9, пароперегреватель 8. Проходя по экономайзеру, участки 16 испарителя и пароперегревателю, рабочая среда активно турбулизируется и нагревается, интенсивно охлаждая трубы 7 и 13. Так как длина участков 17 в 4-8 раз больше длины участков 16, а длина участков 16 выбирается минимальной для закрутки потока, то турбулизация рабочей среды в зоне испарителя 9 не значительна и не нарушает режима пленочного кипения. The heating medium through the pipe 5 is simultaneously supplied to the annular space 6 of the steam generator and the
В пароперегревателе 8 обеспечивается интенсивная теплоотдача от греющей среды к пару за счет их интенсивной турбулизации. The
При применении предложенного парогенератора обеспечивается снижение гидравлического сопротивления за счет использования внутренней трубы без навивки или с небольшими участками навивки с плавно увеличивающимся и плавно уменьшающимся диаметром навивки в испарителе, а также интенсификация теплообмена в экономайзере и пароперегревателе за счет навивки внутренней трубы теплообменных элементов, обеспечивается компактность и энергонапряженность парогенератора. When using the proposed steam generator, the hydraulic resistance is reduced due to the use of an inner pipe without winding or with small sections of winding with a gradually increasing and gradually decreasing diameter of the winding in the evaporator, as well as the intensification of heat transfer in the economizer and superheater due to the winding of the inner pipe of heat exchange elements, compactness and energy intensity of the steam generator.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94025986A RU2072067C1 (en) | 1994-07-12 | 1994-07-12 | Straight-flow vertical steam generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94025986A RU2072067C1 (en) | 1994-07-12 | 1994-07-12 | Straight-flow vertical steam generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94025986A RU94025986A (en) | 1996-05-27 |
RU2072067C1 true RU2072067C1 (en) | 1997-01-20 |
Family
ID=20158403
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94025986A RU2072067C1 (en) | 1994-07-12 | 1994-07-12 | Straight-flow vertical steam generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2072067C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2596910C1 (en) * | 2015-07-09 | 2016-09-10 | Евгений Пантелеевич Сухоносов | Heat exchange element of tubular heat exchangers |
RU2621194C1 (en) * | 2016-05-24 | 2017-06-01 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Heat exchange unit |
-
1994
- 1994-07-12 RU RU94025986A patent/RU2072067C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N1322064, кл. F28D 7/00, 1986. 2. Авторское свидетельство СССР N1347649, кл. F28D 7/10, 1985. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2596910C1 (en) * | 2015-07-09 | 2016-09-10 | Евгений Пантелеевич Сухоносов | Heat exchange element of tubular heat exchangers |
RU2621194C1 (en) * | 2016-05-24 | 2017-06-01 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Heat exchange unit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94025986A (en) | 1996-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2600265C (en) | Helical coil-on-tube heat exchanger | |
JP3836879B2 (en) | Plate heat exchanger | |
WO2004068054A1 (en) | Heat exchanger | |
US4086959A (en) | Automotive oil cooler | |
US5472047A (en) | Mixed finned tube and bare tube heat exchanger tube bundle | |
GB2289529A (en) | Plate heat exchanger having polygonal chambers in surface of plates | |
US4621592A (en) | Boiler having improved heat absorption | |
RU2072067C1 (en) | Straight-flow vertical steam generator | |
KR20010101414A (en) | A coiled heat exchanger and a method for making a coiled heat exchanger | |
RU2140608C1 (en) | Once-through vertical steam generator | |
RU2391613C1 (en) | Shell-and-tube heat exchanger | |
US5117904A (en) | Heat exchanger | |
RU2035683C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2125695C1 (en) | Heat-exchange element | |
SU1746196A1 (en) | Heat exchange tube | |
SU1744407A1 (en) | Shell-and-tube heat exchanger | |
SU1719873A1 (en) | Heat exchange element | |
RU2199701C1 (en) | Hot-water boiler | |
RU2192593C1 (en) | Helical heat exchanger | |
RU2799161C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2094726C1 (en) | Plate-type heat exchanger | |
SU1183817A1 (en) | Shell-and-tube heat exchanger | |
SU1758386A1 (en) | Method for manufacture of heat exchange tube | |
RU2027136C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2102673C1 (en) | Shell-and-tube coil heat exchanger |