RU2382940C2 - Plate expansion joint of thermal stresses for horizontal-type system water heaters - Google Patents

Plate expansion joint of thermal stresses for horizontal-type system water heaters Download PDF

Info

Publication number
RU2382940C2
RU2382940C2 RU2008112509/06A RU2008112509A RU2382940C2 RU 2382940 C2 RU2382940 C2 RU 2382940C2 RU 2008112509/06 A RU2008112509/06 A RU 2008112509/06A RU 2008112509 A RU2008112509 A RU 2008112509A RU 2382940 C2 RU2382940 C2 RU 2382940C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plate
expansion joint
horizontal
type system
water heaters
Prior art date
Application number
RU2008112509/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008112509A (en
Inventor
Андрей Витальевич Билан (RU)
Андрей Витальевич Билан
Виталий Николаевич Билан (RU)
Виталий Николаевич Билан
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Уральский турбинный завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Уральский турбинный завод" filed Critical Закрытое акционерное общество "Уральский турбинный завод"
Priority to RU2008112509/06A priority Critical patent/RU2382940C2/en
Publication of RU2008112509A publication Critical patent/RU2008112509A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2382940C2 publication Critical patent/RU2382940C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Abstract

FIELD: heating systems.
SUBSTANCE: invention refers to heat engineering. In horizontal-type system water heaters, instead of lens expansion joint being used at the present moment, there offered is plate expansion joint of thermal stresses for horizontal-type system water heaters in the form of annular plate; at that, it is built in tube sheet; annular plate is of variable thickness; at that, the latter is obtained by means of annular slot turned in tube sheet or by thinning its edge.
EFFECT: increasing operational life of expansion joint, possible partial compensation of thermal elongations; simple design; decrease of stresses in tube sheet.
2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, к устройствам компенсации температурных удлинений в сетевых подогревателях горизонтального типа. В настоящее время в конструкциях сетевых подогревателей принимается линзовый компенсатор (Бродов Ю.М. и др. Теплообменники энергетических установок. Екатеринбург, издательство "Сократ". 2003 г., рис.4.11), который имеет следующие недостатки:The invention relates to a power system, to devices for compensating for temperature extensions in network heaters of a horizontal type. Currently, the design of network heaters accepts a lens compensator (Brodov Yu.M. et al. Heat exchangers for power plants. Yekaterinburg, Sokrat Publishing House. 2003, Fig. 4.11), which has the following disadvantages:

- в линзовых компенсаторах устанавливается не более 4 линз из рекомендаций по условиям устойчивости (там же, стр.640), поэтому имеются повышенные напряжения и ограничен их срок службы (около 10 лет).- in lens compensators, no more than 4 lenses are installed from recommendations on stability conditions (ibid., p. 640), therefore there are increased voltages and their service life is limited (about 10 years).

- При линзовом компенсаторе сдерживающее усилие N (Фиг.1) на трубную доску мало, что приводит к увеличению ее изгиба и напряжений в трубках.- With a lens compensator, the holding force N (Fig. 1) on the tube plate is small, which leads to an increase in its bending and stresses in the tubes.

- Линзовый компенсатор сложен в изготовлении, т.к. на каждый диаметр корпуса требуется изготовление нового штампа. Кроме того, линзы свариваются по большому диаметру, и необходим особый контроль швов.- The lens compensator is difficult to manufacture, because for each case diameter a new stamp is required. In addition, the lenses are welded in a large diameter, and special control of the seams is necessary.

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является компенсатор в виде кольцевой пластины постоянной толщины, встроенный в корпус (см. SU 1562652 А1, МПК F28D 7/00, опубл. 07.05.1990 г). Недостатком этого решения является сложная конструкция корпуса со ступенчатым изменением диаметра.The closest analogue to the claimed technical solution is a compensator in the form of an annular plate of constant thickness embedded in the housing (see SU 1562652 A1, IPC F28D 7/00, publ. 07.05.1990 g). The disadvantage of this solution is the complex design of the housing with a stepwise change in diameter.

Задачей заявленного изобретения является устранение указанных недостатков. Эта цель достигается тем, что пластинчатый компенсатор температурных напряжений для сетевых подогревателей горизонтального типа в виде кольцевой пластины встроен в трубную доску, кольцевая пластина выполнена переменной толщины, причем последняя получена проточкой кольцевого паза в трубной доске или утонением ее края.The objective of the claimed invention is to remedy these disadvantages. This goal is achieved by the fact that the plate compensator of temperature stresses for horizontal type network heaters in the form of an annular plate is built into the tube plate, the ring plate is made of variable thickness, the latter obtained by grooving the ring groove in the tube plate or by thinning its edge.

Для компенсации температурных удлинений предлагается пластинчатый компенсатор 1 в виде кольцевой пластины переменной толщины, выполненной проточкой кольцевого паза 2 в трубной доске 3 (Фиг.1). Размеры а, b, с, r подбираются таким образом, чтобы напряжения в трубках 4, корпусе 5, трубной доске и пластинчатом компенсаторе были меньше допускаемых. При этом в рабочих условиях корпус испытывает растягивающие усилия N, которые передает на трубную доску, уменьшая ее изгиб, удлинения и напряжения в трубках. Соответственно, можно уменьшить расчетную толщину трубной доски. Если опоры устанавливаются не под трубной доской, то вместо паза можно выполнить утонение края трубной доски (Фиг.2).To compensate for temperature elongations, a plate compensator 1 is proposed in the form of an annular plate of variable thickness made by grooving an annular groove 2 in the tube plate 3 (Figure 1). Dimensions a, b, c, r are selected so that the stresses in the tubes 4, the housing 5, the tube plate and the plate compensator are less than the allowable ones. In this case, under operating conditions, the body experiences tensile forces N, which are transmitted to the tube plate, reducing its bending, elongation and stress in the tubes. Accordingly, it is possible to reduce the estimated thickness of the tube plate. If the supports are not installed under the tube plate, then instead of the groove, you can thin the edges of the tube plate (Figure 2).

Для исследования напряженно-деформированного состояния сетевого подогревателя использовалась программа расчета методом конечных элементов, которая в соответствии с требованиями Гостехнадзора утверждена специализированной организацией. Результаты расчета напряжений вариантов сетевого подогревателя с линзовым и пластинчатым компенсаторами для теплофикационного режима представлены в таблице 1.To study the stress-strain state of the network heater, a finite element calculation program was used, which was approved by a specialized organization in accordance with the requirements of Gostekhnadzor. The results of calculating the stresses of the options for a network heater with lens and plate compensators for the heating mode are presented in table 1.

Таблица 1Table 1 Напряженное состояние элементов сетевого подогревателя с различными компенсаторамиThe stress state of the elements of the network heater with various compensators Максимальные напряжения(прогиб)Maximum stresses (deflection) ЛинзовыйLens ПластинчатыйLamellar %% Изгибные напряжения в трубной доске, МПаBending stresses in the tube plate, MPa 109109 8080 2727 Продольные напряжения в корпусе, МПаLongitudinal stresses in the body, MPa 00 15fifteen -- Окружные напряжения в корпусе, МПаCircumferential stresses in the case, MPa 4545 4545 -- Эквивалентные напряжения в корпусе, МПаEquivalent stresses in the case, MPa 4545 4040 11eleven Напряжения сжатия в трубках, МПаCompression stresses in tubes, MPa 2626 2222 15fifteen Напряжения растяжения в трубках, МПаTensile stresses in tubes, MPa 5858 4343 2626 Прогиб трубной доски, ммDeflection of the tube plate, mm 3,953.95 2,842.84 2828

В последнем столбце указано понижение напряжения (прогиба) подогревателя с пластинчатым компенсатором по отношению к подогревателю с линзовым компенсатором. Отметим, что несмотря на присутствие продольных растягивающих напряжений в корпусе с пластинчатым компенсатором (15 МПа) эквивалентное напряжение по Мизесу меньше, а значит, запас прочности больше на 11%.The last column indicates the voltage drop (deflection) of the heater with a plate compensator in relation to the heater with a lens compensator. Note that despite the presence of longitudinal tensile stresses in the housing with a plate compensator (15 MPa), the equivalent Mises stress is lower, which means that the margin of safety is 11% greater.

Особенно следует отметить уменьшение растягивающих усилий в трубках на 26%, т.к. большие растягивающие усилия являются одним из основных факторов коррозионного повреждения трубок, что требует их полной замены на некоторых ТЭЦ Москвы один раз в 5-7 лет (см. статью Трухний А.Д. и др. "Исследование влияния эксплуатационных факторов на ресурс трубной системы сетевых подогревателей турбин Т-250/300-23,5 ТМЗ", Теплоэнергетика, 2001 г., №3, с.62-64).Of particular note is a 26% reduction in tensile forces in the tubes, as large tensile forces are one of the main factors of corrosion damage to tubes, which requires their complete replacement at some CHPPs in Moscow once every 5-7 years (see the article Trukhniy AD et al. "Study of the influence of operational factors on the resource of the pipe system network turbine heaters T-250 / 300-23.5 TMZ ", Power engineering, 2001, No. 3, p. 62-64).

Предложенный пластинчатый компенсатор существенно уменьшает перечисленные выше недостатки линзового компенсатора и имеет следующие преимущества.The proposed plate compensator significantly reduces the above disadvantages of the lens compensator and has the following advantages.

- Уменьшаются напряжения в компенсаторе и увеличивается срок его службы.- The voltage in the compensator decreases and its service life increases.

- Возможность частичной компенсации температурных удлинений приводит к уменьшению максимальных напряжений в трубной доске и трубках.- The possibility of partial compensation of temperature extensions leads to a decrease in the maximum stresses in the tube plate and tubes.

- Более прост в изготовлении, т.к. он встраивается в трубную доску и не требует дополнительных сварных швов. Улучшает подвод пара к трубкам поверхности теплообмена. Позволяет более рационально расположить опоры, т.е. улучшает компоновку подогревателя.- More simple to manufacture, as it is built into the tube plate and does not require additional welds. Improves steam supply to tubes of heat exchange surface. Allows more rational arrangement of supports, i.e. improves the layout of the heater.

- Уменьшает изгиб трубной доски и необходимую из условий прочности ее толщину.- Reduces the bending of the tube plate and the thickness required from the strength conditions.

- Уменьшает максимальные растягивающие усилия в трубках, что увеличивает их ресурс.- Reduces maximum tensile forces in the tubes, which increases their resource.

Claims (1)

Пластинчатый компенсатор температурных напряжений для сетевых подогревателей горизонтального типа в виде кольцевой пластины, отличающийся тем, что компенсатор встроен в трубную доску, кольцевая пластина выполнена переменной толщины, причем последняя получена проточкой кольцевого паза в трубной доске или утонением ее края. A plate compensator of temperature stresses for horizontal type network heaters in the form of an annular plate, characterized in that the compensator is built into the tube plate, the annular plate is made of variable thickness, the latter obtained by grooving an annular groove in the tube plate or by thinning its edge.
RU2008112509/06A 2008-03-31 2008-03-31 Plate expansion joint of thermal stresses for horizontal-type system water heaters RU2382940C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008112509/06A RU2382940C2 (en) 2008-03-31 2008-03-31 Plate expansion joint of thermal stresses for horizontal-type system water heaters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008112509/06A RU2382940C2 (en) 2008-03-31 2008-03-31 Plate expansion joint of thermal stresses for horizontal-type system water heaters

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008112509A RU2008112509A (en) 2009-10-10
RU2382940C2 true RU2382940C2 (en) 2010-02-27

Family

ID=41260350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008112509/06A RU2382940C2 (en) 2008-03-31 2008-03-31 Plate expansion joint of thermal stresses for horizontal-type system water heaters

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2382940C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2808070C1 (en) * 2023-07-17 2023-11-22 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Rigid structure shell-and-tube heat exchanger with compensator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2808070C1 (en) * 2023-07-17 2023-11-22 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Rigid structure shell-and-tube heat exchanger with compensator

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008112509A (en) 2009-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR112016014567A2 (en) COMBUSTION PROCESS AND INSTALLATION WITH OPTIMIZED ENERGY RECOVERY
JP6542224B2 (en) Heat exchanger for heat exchange between two fluids, use of said heat exchanger with liquid metal and gas and application to a liquid metal cooled fast neutron reactor
CN103415629B (en) The hot blast manifold construction method of blast funnace hot blast stove and hot blast manifold
BR112013016836A2 (en) shell and tube steam generator and steam generator
GB201010887D0 (en) Heat exchanger
RU2506496C2 (en) Heat treatment device for coiled strips
BR112022023958A2 (en) COOLING SYSTEM AND WIND-POWERED GENERATOR SYSTEM
RU2382940C2 (en) Plate expansion joint of thermal stresses for horizontal-type system water heaters
CA2792237C (en) Cogenerative orc system
MX346630B (en) Once-through vertical evaporators for wide range of operating temperatures.
US20150128593A1 (en) Auxiliary steam supply system in solar power plants
KR101663850B1 (en) Continuous evaporator
WO2011113973A4 (en) Solar tower power plant economizer and plant operating method
CN103485892B (en) There is the power device of solar energy system
WO2012004739A3 (en) Biomass power plant
RU162602U1 (en) HORIZONTAL NETWORK HEATER COMPENSATOR
CN204255126U (en) Heat supply and cooling and mixing formula condenser
KR20120110079A (en) Method for heating lightweight metal ingots
CN108350282B (en) Heat exchange device for carbon black production equipment
MX2017009391A (en) Fire tube heater.
US20160025331A1 (en) Condensate preheater for waste heat steam generator
RU2752410C2 (en) Section of modules of vertical steam generator
CN210512736U (en) Water bath type reheater adopting U-shaped heat exchange tube
KR101500179B1 (en) Apparatus for heating by-product gas generated from steelwork
US11802686B2 (en) Reverse steam generator for a lead-cooled fast reactor