SK10512002A3

SK10512002A3 - Capillary tube heat-exchanger with separated subcooler

Info

Publication number: SK10512002A3
Application number: SK1051-2002A
Authority: SK
Inventors: Ľudovít Liko
Original assignee: Slovenské Energetické Strojárne, A. S.
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2004-02-03
Also published as: SK285488B6

Abstract

It is described a capillary tube heat exchanger with separated subcooler, handling a steam water heating at the system of the steam turbine recuperation in the classical and nuclear power plants, as well as at the systems of the centralised heat distribution. The heat exchanger includes condensing part (1) and subcooling part (2) between which the water box (3) is placed. The water box (3) is divided into two halves by vertical compartment (4) with manholes, one half of which is divided by horizontal compartment (5) into bottom side (6) and topside (7).

Description

Vynález sa týka vlásenkového výmenníka s oddeleným podchladzovačom, ktorý rieši ohrev vody parou v systéme regenerácie parných turbín klasických a jadrových elektrární, ako aj v sústavách centralizovaného zásobovania teplom.The present invention relates to a hairpin heat exchanger with a separate subcooler, which solves water heating by steam in a system for the regeneration of steam turbines of conventional and nuclear power plants, as well as in centralized heat supply systems.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Doteraz známe riešenia vlásenkových výmenníkov sú také, že buď nezaisťujú ohrev vody v jednom zariadení, alebo ak áno, tak u nich nie je využitá zabudovaná teplo výmenná plocha. Pre ekonomické vychladenie vlhkej, sýtej respektíve mierne prehriatej ohrievacej pary sú v prvom prípade potrebné dva samostatné vlásenkové výmenníky, tzv. derivačné riešenie, keď v jednom z nich prebieha kondenzácia a v druhom podchladenie kondenzátu ohrievacej pary pod teplotu sýtosti pri danom tlaku (prestup tepla konvekciou). Takéto riešenie vlásenkových výmenníkov je materiálovo aj výrobne veľmi náročné a okrem toho má aj zvýšené priestorové nároky. Uvedené nevýhody čiastočne odstraňuje integrálne riešenie vlásenkových výmenníkov, ktoré má v jednom telese plášťa umiestnené obidve časti, t.j. kondenzačnú aj podchladzovaciu, ktorá u vertikálnych vlásenkových výmenníkov je umiestnená nad rúrkovnicou na strane vstupu ohrievanej vody. Problémy s utesnením podchladzovacej časti viedli k tomu, že táto bezprostredne nadväzuje na kondenzačnú časť, a tým je zaplavená kondenzátom ohrievacej pary aj druhá časť rúrkového zväzku na strane výstupu ohrievanej vody. Táto rúrková časť vzhľadom na výmenu tepla je nevyužitá (stratová plocha), ktorej veľkosť je závislá od veľkosti podchladzovacej časti. Integrálne riešenie vlásenkových výmenníkov s kondenzačnou a podchladzovacou časťou v jednom telese plášťa, okrem uvedeného neumožňuje rozdielne hodnoty prietokov ohrievanej vody v jeho jednotlivých častiach, ktoré sú však z hľadiska efektívnosti výmeny tepla v systémoch ohrevu časté a nevyhnutné.Previously known solutions of hairpin exchangers are such that they either do not provide water heating in one installation or, if so, they do not use the built-in heat exchange surface. In order to economically cool damp, saturated or slightly overheated heating steam, in the first case two separate hairpin exchangers, so-called heat exchangers, are required. derivative solution, when in one of them condensation and in the other sub-cooling of the heating steam condensate below the saturation temperature at a given pressure (heat transfer by convection). Such a solution of hairpin heat exchangers is very demanding in terms of material and production and also has increased space requirements. These disadvantages are partially eliminated by an integral solution of hairpin exchangers having both parts disposed in one housing body, i. condensation and subcooling, which in the case of vertical hairpin exchangers is located above the pipe on the inlet side of the heated water. Problems with sealing the subcooling part have led to the sub-condensation part being directly adjacent to the condensation part, and thus the second part of the tube bundle on the outlet side of the heated water is flooded with the condensation of the heating steam. This tubular part with respect to heat exchange is unused (loss area), the size of which depends on the size of the subcooling part. The integral solution of hairpin exchangers with condensation and subcooling part in one housing body, besides the above, does not allow different values of flow rates of heated water in its individual parts, which, however, are frequent and necessary in terms of heat exchange efficiency in heating systems.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Vynález si kladie za úlohu vytvoriť taký vlásenkový výmenník, ktorý odstraňuje uvedené nevýhody. Vytýčená úloha je riešená vlásenkovým výmenníkom s oddeleným podchladzovačom, ktorého podstata spočíva v tom, že medzi jeho kondenzačnou časťou a podchladzovacou časťou je umiestnená vodná komora, rozdelená na dve polovice vertikálnou priehradkou s prielezmi, z ktorých jedna polovica je horizontálnou priehradkou rozdelená na dolnú sekciu a na hornú sekciu.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a hairpin heat exchanger which avoids these disadvantages. The task is solved by a hairpin heat exchanger with a separate subcooler, which consists in the fact that between its condensation part and the subcooling part there is a water chamber divided into two halves by a vertical compartment with hatches, half of which is horizontal and divided into lower section. to the top section.

-2Účinok riešenia je kvalitatívne i kvantitatívne odlišný v porovnaní s účinkom dosahovaným prostredníctvom známeho stavu techniky a kvalitatívne presahuje mieru účinku dosiahnutú doterajším riešením tohto technického problému. Výhody takéhoto vlásenkového výmenníka podľa vynálezu spočívajú v tom, že sa zmenšia priestorové, materiálové a výrobné nároky oproti doterajšiemu derivačnému riešeniu s dvomi samostatnými vlásenkovými výmenníkmi. Súčasne sa odstráni problém zaplavenej nevyužitej (stratovej) teplovýmennej plochy pri integrálnom riešení vlásenkových výmenníkov s kondenzačnou a podchladzovacou časťou v jednom telese plášťa. V neposlednej miere vlásenkový výmenník podľa vynálezu umožňuje aj rozdielne hodnoty prietokov ohrievanej vody v j eho jednotlivých častiach, čo v súčasných integrálnych riešeniach týchto zariadení nie je možné. Pritom kondenzačná a podchladzovacia časť nemusia mať rovnaký priemer plášťov. Priemer plášťa podchladzovacej časti môže byť menší ako priemer plášťa kondenzačnej časti, a to v závislosti od prietoku ohrievanej vody pretekajúcej týmito časťami, čo umožní zvýšenie prestupu tepla konvekciou, a tým zmenšenie teplovýmennej plochy podchladzovacej časti. Z uvedeného vyplýva, že riešenie vlásenkového výmenníka podľa vynálezu odstraňuje nevýhody derivačného a integrálneho riešenia vlásenkových výmenníkov a umožňuje využitie ich spoločných výhod.The effect of the solution is qualitatively and quantitatively different from that achieved by the prior art and qualitatively exceeds the level of effect achieved by the prior art solution of this technical problem. Advantages of such a hairpin heat exchanger according to the invention are that the space, material and manufacturing requirements are reduced compared to the prior art derivative solution with two separate hairpin heat exchangers. At the same time, the problem of flooded unused (loss) heat exchange surface in the integral solution of hairpin exchangers with condensation and subcooling part in one housing body is eliminated. Last but not least, the hairpin heat exchanger according to the invention also allows different values of flow rates of heated water in its individual parts, which is not possible in the present integral solutions of these devices. The condensation and subcooling section need not have the same jacket diameter. The jacket diameter of the subcooling part may be smaller than the jacket diameter of the condensing part, depending on the flow of heated water flowing through these parts, allowing the heat transfer through convection to be increased, thereby reducing the heat exchange area of the subcooling part. It follows that the hairpin heat exchanger solution according to the invention eliminates the disadvantages of the derivative and integral hairpin heat exchanger solution and allows their common advantages to be exploited.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález je bližšie vysvetlený pomocou priložených výkresov vlásenkového výmenníka s oddeleným podchladzovačom, z ktorých obr. 1 znázorňuje usporiadame jeho jednotlivých častí a obr. 2 prúdenie ohrievanej vody a ohrievacej pary vlásenkovým výmenníkom podľa vynálezu.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is explained in more detail by means of the accompanying drawings of a hairpin exchanger with a separate subcooler, of which FIG. 1 shows the arrangement of its individual parts and FIG. 2 shows the flow of heated water and heating steam through a hairpin heat exchanger according to the invention.

Príklady uskutočnenia vynálezu.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION.

Vlásenkový výmenník podľa obr. 1 pozostáva z kondenzačnej časti 1., podchladzovacej časti 2 a vodnej komory 3. Kondenzačná časť 1 je tvorená horným plášťom 8, horným U-rúkovým zväzkom 9, nárazovou doskou 10, vstupným hrdlom ohrievacej pary ϋ, horným výstupným hrdlom kondenzátu ohrievacej pary 12 a hornou rúrkovnicou 13. Podchladzovacia časť 2 je tvorená dolným plášťom 15, dolným U-rúrkovým zväzkom 16, vstupným hrdlom kondenzátu ohrievacej pary 17, dolným výstupným hrdlom kondenzátu ohrievacej pary 18 a dolnou rúrkovnicou 19. Vodná komora 3 je tvorená medziplášťom 22, vertikálnou priehradkou s prielezmi 4, horizontálnou priehradkou 5, dolnou sekciou 6, hornou sekciou 7, vstupným hrdlom ohrievanej vody 20, výstupným hrdlom ohrievanej vody 21 a prielezom 14.The hairpin exchanger of FIG. 1 consists of a condensation part 1, an undercooling part 2 and a water chamber 3. The condensation part 1 is formed by an upper jacket 8, an upper U-bunch 9, an impact plate 10, a heater steam inlet throat ϋ, an upper heater steam condensate outlet throat 12 and The subcooling section 2 is formed by a lower casing 15, a lower U-tube bundle 16, a condensate inlet of the heating steam 17, a lower condensate outlet of the condensate of the heating steam 18 and a lower tube sheet 19. The water chamber 3 is formed by a cladding 22, vertical through the hatches 4, the horizontal partition 5, the lower section 6, the upper section 7, the heated water inlet 20, the heated water outlet 21 and the hatch 14.

Prúdenie ohrievanej vody a ohrievacej pary vlásenkovým výmenníkom podľa vynálezu je zrejmé z obr. 2, kde ohrievaná voda prúdi cez vstupné hrdlo ohrievanej vody 20, do dolnej sekcie 6The flow of heated water and heating steam through the hairpin heat exchanger according to the invention is apparent from FIG. 2, wherein the heated water flows through the heated water inlet 20 to the lower section 6

-3vodnej komory 3, z ktorej vstupuje do dolného U-rúrkového zväzku 16 podchladzovacej časti 2, odkiaľ ohrievaná voda prúdi do druhej polovice vodnej komory 3 a odtiaľ vstupuje do horného U-rúrkového zväzku kondenzačnej časti i. Z tejto prúdi do hornej sekcie 7 vodnej komory 3 a opúšťa vlásenkový výmenník výstupným hrdlom ohrievanej vody 21. Vertikálna priehradka s prielezmi 4 s by - passovým otvorom v hornej sekcii 7 umožňuje obtok kondenzačnej časti 1 a s by - passovým otvorom v dolnej sekcii 6, obtok podchladzovacej časti 2. Na strane ohrievanej vody je tiež možný obtok podchladzovacej časti 2, a tým aj kondenzačnej časti I cez by passový otvor v horizontálnej priehradke. Tieto prípady obtokov ohrievanej vody sú na obr. 2 vyznačené čiarkovanou čiarou. Ohrievacia para prúdi vstupným hrdlom ohrievacej pary 11 do kondenzačnej časti i kde kondenzuje na hornom U-rúrkovom zväzku 9. Kondenzát ohrievacej pary prúdi z kondenzačnej časti i horným výstupným hrdlom kondenzátu ohrievacej pary 12 a do podchladzovacej časti 2, kde obteká dolný U-rúrkový zväzok 16 sa dostáva vstupným hrdlom kondenzátu ohrievacej pary 17 a opúšťa vlásenkový výmenník dolným výstupným hrdlom kondenzátu ohrievacej pary 18.3 of the water chamber 3, from which it enters the lower U-tube bundle 16 of the subcooling section 2, from where the heated water flows into the second half of the water chamber 3 and from there enters the upper U-tube bundle of the condensation part 1. From this it flows into the upper section 7 of the water chamber 3 and leaves the hairpin exchanger through the outlet of the heated water 21. The vertical compartment with hatches 4 with a bypass hole in the upper section 7 allows bypass condensation part 1 and with a bypass hole in the lower section 6 On the heated water side, it is also possible to bypass the subcooling part 2 and thus the condensation part I through the bypass opening in the horizontal compartment. These cases of heated water bypasses are shown in FIG. 2 marked with a dashed line. The heating steam flows through the inlet throat of the heater steam 11 into the condensation section 1 where it condenses on the upper U-tube bundle 9. 16 reaches the condensate inlet of the heating steam 17 and leaves the hairpin exchanger through the bottom condensate outlet of the heating steam 18.

Priemyselná využitelnosťIndustrial Applicability

Vynález je možné okrem systémov regenerácie parných turbín klasických a jadrových elektrární a v sústavách centralizovaného zásobovania teplom využiť pri akomkoľvek ohreve vody, resp. iného média, pomocou pary, pri ktorom je nutné využiť jej kondenzačné a kvapalinové teplo.The invention can be used in any water heating or water heating system in addition to the steam turbine regeneration systems of conventional and nuclear power plants and in centralized heat supply systems. other medium, using steam, where it is necessary to use its condensation and liquid heat.

Claims

A hairpin heat exchanger with a separate subcooler, characterized in that a water chamber (3), divided in two halves by a vertical compartment with hatches (4), one half of which is located between its condensation part (1) and the subcooling part (2) is divided by a horizontal partition (5) into a lower section (6) and an upper section (7).

2. Hairpin heat exchanger according to claim 1, characterized in that the vertical compartment with hatches (4) can have either a by-pass opening in the upper section (7) of the water chamber (3) or a by-pass opening in the lower section (6). the water chamber (3), or at the same time the bypass in the upper section (7) and the lower section (6) of the water chamber (3).

3. Hairpin heat exchanger according to claim 1,2, characterized in that the horizontal compartment (5) of the water chamber (3) can have a by-pass opening.

Hairpin heat exchanger according to Claims 1 to 3, characterized in that the upper casing (8) of the condensing part (1) and the lower casing (15) of the subcooling part (2) need not have the same diameter.