RU34235U1 - Водогрейный водотрубный теплообменник - Google Patents

Description

Водогрейный водотрубный теплообменник.

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может найти применение в водогрейных водотрубных котлах и отопительных системах.

Известен водогрейный теплообменник типа «газ - вода (Котлы и котельные установки для промышленной и коммунальной энергетики. Отраслевой каталог, Москва, ЦНИИТЭИтяжмаш, 1998, с.38-39), содержащий горелку, цилиндрический корпус с патрубками подвода и отвода нагреваемой воды, размещенные внутри теплообменника топку и конвективные поверхности нагрева из прямолинейных теплообменных труб с развитой поверхностью, входящих своими концами в отверстия трубных решеток перепускных кольцевых коллекторов.

Недостатком известного теплообменника является отсутствие доступа к теплообменным поверхностям нагрева, сравнительно низкая надежность и малое время работы теплообменных труб при номинальной теплопроизводительности из-за интенсивных накипеотложений, чрезмерного перегрева и последующего разрушения стенок труб, происходящих вследствии малых скоростей циркулирующей воды в трубах теплообменника. Движение воды в теплообменных трубах происходит с низкими скоростями потому, что холодная вода подводится в нижний кольцевой коллектор и распределяется одновременно по всем теплообменным трубам, сразу за один ход проходит их и отводится из верхнего кольцевого коллектора. Установка внутренних поперечных перегородок в кольцевых коллекторах хотя и увеличивает скорость циркуляции воды, однако может привести к проблемам удаления воздуха или дренажа воды из всех участков котла.

2003122421

2 0 0 3 j---- --- in

МПКР24Н 1/00

Кроме того, отсутствует доступ к наружным поверхностям труб теплообменника, что затрудняет его обслуживание, а газовое окно для выхода топочных газов из топки в конвективную поверхность нагрева теплообменника размещено в месте выхода воды из теплообменных труб, что создает условия для возникновения поверхностного кипения воды и интенсивного зарастания труб накипеотложениями, их перегрева и выхода из строя.

Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в повышении надежности, эффективности и длительности работы труб теплообменника, в повышении эффективности теплообменного процесса «газ-вода, в обеспечении доступа для обслуживания труб теплообменника и удаления воздуха из перепускных секторов коллектора.

Этот результат достигается тем, что водогрейный водотрубный теплообменник содержащит горелку, передний и задний перепускные кольцевые коллекторы с патрубками для подвода и отвода нагреваемой воды. Внутри корпуса теплообменника размещены конвективные поверхности нагрева, выполненные из прямолинейных теплообменных труб с сребренной поверхностью, входящих своими концами в перепускные кольцевые коллектора. На образующие поверхности теплообменных труб установлены металлические пластины с зеркальными поверхностями, с гарантированным зазорами между ними вдоль оси теплообменника. Пластины закреплены с помощью спиральных пружинных стяжек. Перепускные кольцевые коллекторы расположены вертикально и выполнены из двух чашеобразных фланцев, разделенных на внутренние перепускные сектора радиальными поперечными перегородками. Горелка размещена на наружном фланце на оси теплообменника. Все теплообменные трубы размещены вокруг горелки рядами в шахматном порядке. Патрубки для отвода и подвода воды размещены соответственно вверху и внизу на

наружном фланце переднего перепускного кольцевого коллектора. Перепускные кольцевые коллекторы установлены так, что внутренние перепускные сектора переднего и заднего перепускных коллекторов смещены по окружности друг относительно друга на 1/2 их площади.

При этом отношение площади внутренней поверхности теплообменной трубы к площади нагреваемой поверхности должно быть равно не менее 1:8 и тешюобменные трубы выполнены из меди или латуни.

Работа устройства поясняется чертежами.

На фиг.1 показан общий вид водогрейного водотрубного теплообменника; на фиг.2 - циркуляционная система водогрейного водотрубного теплообменника;

на фиг 3 - установка и закрепление металлических пластин с отражающими зеркальными поверхностями;

на фиг.4 - поперечный разрез по трубной части котла.

Водогрейный водотрубный теплообменник выполнен цилиндрическим с патрубками для подвода 1 и отвода воды 2 и чугунными передним 3 и задним 4 перепускными кольцевыми коллекторами, расположенными вертикально. Конвективные поверхности нагрева образованы несколькими рядами сребренных теплообменных труб 5, образующих развитую поверхность нагрева. Каждый перепускной кольцевой коллектор выполнен из двух чашеобразных фланцев (6,7 и 8,9), имеющих внутренние радиально расположенные перегородки 10 (фиг.2), которые образуют радиально расположенные внутренние перепускные сектора 11. Перегородки внутренних перепускных секторов выполнены с поперечными пазами 12 для удаления воздуха и паров из них. Концы труб входят в перепускные кольцевые коллекторы. Внутренние фланцы каждого коллектора имеют отверстия, в которые закреплены концы сребренных теплообменных труб,

причем в каждом внутреннем перепускном секторе количество теплообменных труб одинаковое. Коллекторы собраны таким образом, что внутренние перепускные сектора переднего коллектора смещены по окружности на 1/2 площади перепускных секторов заднего коллектора. На переднем коллекторе, на его наружном фланце, установлена горелка, размещенная по оси теплообменника. Горящая газовоздушная смесь пересекает сребренные трубы.

Топочный объем образован конвективными поверхностями нагрева. Теплообменные трубы, образующие эту поверхность, расположены в шахматном порядке вокруг горелки. Отношение площади внутренней поверхности теплообменной трубы к площади нагреваемой поверхности должно быть равно не менее 1:8. Внутри теплообменника газовоздушная смесь равномерно распределяется и сгорает в непосредственной близости теплообменных труб.

Для обеспечения доступа к нагревательным элементам, для упрощения обслуживания теплообменника, а также для эффективного и более полного использования теплоты отходящих газов тешюобменные трубы покрыты по образующей наружной поверхности металлическими пластинами 13 с зеркальными отражающими поверхностями, которые для простоты обслуживания теплообменника закреплены с помощью спиральных пружинных стяжек 14. Между пластинами предусмотрены зазоры для выхода отработанных газов, расположенные вдоль оси теплообменника.

Патрубок для подвода воды размещен внизу переднего перепускного кольцевого коллектора на его наружном фланце. Перегородка внутренних фланцев разделяют поток воды, образуя два многоходовых возвратно поступательных и горизонтально-подъемных потока воды, движущихся до патрубка для отвода воды, размещенного в верхней части теплообменника на переднем кольцевом коллекторе на его наружном фланце со скоростями, гарантирующими отсутствие поверхностного кипения воды. Сребренные

поверхности теплообменных труб - нагреваемая поверхность, имея большую площадь теплообмена, обеспечивают быстрый нагрев воды даже при высоких скоростях движения воды. Высокие скорости движения воды и большое линейное расширение меди или латуни при нагреве и охлаждении значительно уменьшают возможность образования накипи. Отсутствие поверхностного кипения и участков с опускным движением воды обеспечивает надежность и увеличивает длительность работы теплообменника, за счет эффективности применения сребренных медных труб.

Теплообменник работает следующим образом. Холодная вода подводится через патрубок для подвода воды в нижнюю часть переднего перепускного кольцевого коллектора в его нижний внутренний перепускной сектор и по теплообменным трубам, установленным (развальцованным) в отверстиях внутренних фланцев, попадает в задний перепускной кольцевой коллектор. Посредством перегородки заднего коллектора вода разделяется на два параллельных потока 1-го хода. Далее двумя восходящими параллельными потоками 2-го хода вода распределяется по теплообменным трубам и попадает по ним снова в передний перепускной кольцевой коллектор со следующим комплектом внутренних поперечных перегородок. Так последовательно нагреваемая вода при горизонтально-подъемном (горизонтальном в теплообменных трубах и подъемном в кольцевых коллекторах) и возвратно-поступательном движении проходит все теплообменные трубы котла с расчетными скоростями, определяемыми проходным сечением каналов для воды, гарантирующими отсутствие поверхностного кипения. После последнего хода нагретой воды, оба параллельных потока объединяются в один и в выходном участке переднего перепускного кольцевого коллектора через патрубок для отвода воды направляются потребителю. Топочные газы из сопла горелки под давлением поступают в образованное конвективными поверхностями пространство

tew/tti

YolS

внутри теплообменника, гдегазовоздушная смесь равномерно

распределяется и сгорает вблизи теплообменных труб.

Винтовая поверхность сребренных теплообменных труб способствует перемещению газа и исключает застойные зоны. Металлические пластины с зеркальными поверхностями прилегают к наружным поверхностям ребер теплообменных труб и способствуют дополнительному теплообмену. Между металлическими пластинами вдоль оси теплообменника оставлены зазоры необходимые для выхода отработанных газов. Для удобства обслуживания и обеспечения доступа в теплообменник при регламентных работах металлические пластины закреплены с помощью спиральных пружинных стяжек, которые при необходимости растягиваются на необходимую величину и обеспечивают извлечение любого количества пластин для проведения профилактических и ремонтных работ без применения дополнительных технических средств. После проведения работ пластины также вставляют на место под пружинные стяжки.

Claims (3)

1. Водогрейный водотрубный теплообменник, содержащий горелку, передний и задний перепускные кольцевые коллекторы с патрубками для подвода и отвода нагреваемой воды, размещенные внутри корпуса теплообменника конвективные поверхности нагрева, выполненные из прямолинейных теплообменных труб с оребренной поверхностью, входящих своими концами в перепускные кольцевые коллекторы, отличающийся тем, что на образующие поверхности теплообменных труб установлены металлические пластины с зеркальными поверхностями, с зазорами между ними вдоль оси теплообменника, указанные пластины закреплены с помощью спиральных пружинных стяжек, перепускные кольцевые коллекторы расположены вертикально и выполнены из двух чашеобразных фланцев, разделенных на внутренние перепускные сектора радиальными поперечными перегородками, горелка размещена на наружном фланце на оси теплообменника, все теплообменные трубы размещены вокруг горелки рядами в шахматном порядке, патрубки для отвода и подвода воды размещены соответственно вверху и внизу на наружном фланце переднего перепускного кольцевого коллектора, перепускные кольцевые коллекторы установлены так, что их внутренние перепускные сектора смещены по окружности друг относительно друга на 1/2 их площади.

2. Водогрейный водотрубный теплообменник по п.1, отличающийся тем, что отношение площади внутренней поверхности теплообменной трубы к площади нагреваемой поверхности должно быть равно не менее 1:8.

3. Водогрейный водотрубный теплообменник по п.1 или 2, отличающийся тем, что теплообменные трубы выполнены из меди или латуни.