SK285488B6

SK285488B6 - Capillary tube heat-exchanger with separated subcooler

Info

Publication number: SK285488B6
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: 2007-02-01
Also published as: SK10512002A3

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

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka vlásenkového výmenníka s oddeleným podchladzovačom, ktorý rieši ohrev vody parou v systéme regenerácie parných turbín klasických ajadrových elektrární, ako aj v sústavách centralizovaného zásobovania teplom.The present invention relates to a hairpin heat exchanger with a separate subcooler which solves steam heating in a steam turbine recovery system 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 pri nich nie je využitá zabudovaná teplovýmenná plocha. Na 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 konvekcíou). 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 podľa patentového spisu CZ 278 149 B6, z ktorého je známe opisované riešenie integrálnych vlásenkových výmenníkov tepla, ktoré majú v jednom telese plášťa umiestnenú kondenzačnú a podchladzovaciu časť. Problémy s utesnením podchladzovacej časti viedli k tomu, že táto bezprostredne nadväzuje na kondenzačnú časť na strane vstupu ohrievanej vody, 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 hairpin heat exchanger solutions are such that they either do not provide water heating in one installation or, if so, the built-in heat exchange surface is not used. In the first case, two separate hairpin heat exchangers, the so-called heat exchangers, are needed for the economic cooling of the moist, saturated or slightly overheated heating steam. derivative solution, when in one of them the condensation takes place and in the other the sub-cooling of the heating steam condensate is below the saturation temperature at a given pressure (convection heat transfer). 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 the integral solution of the hairpin heat exchangers according to the patent specification CZ 278 149 B6, from which the described solution of integral hairpin heat exchangers having a condensation and subcooling part located in one housing body is known. Problems with sealing the subcooling section have led to the condensation part on the inlet side of the heated water entering directly, and thus the second part of the tube bundle on the outlet side of the heated water is flooded with 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 are however 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.

Účinok 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. Vlásenkový výmenník podľa vynálezu umožňuje aj rozdielne hodnoty prietokov ohrievanej vody v jeho 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 alebo väčší 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 to 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 heat exchangers with condensation and subcooling part in one housing body is eliminated. 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 or larger 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 and thereby reducing the heat exchange surface of the subcooling part. It follows that the solution of the hairpin heat exchanger according to the invention eliminates the disadvantages of the derivative and integral solution of the hairpin heat exchangers 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 usporiadanie 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 an 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 11 ohrievacej pary, horným výstupným hrdlom 12 kondenzátu ohrievacej pary a hornou rúrkovnicou 13. Podchladzovacia časť 2 je tvorená dolným plášťom 15, dolným U-rúrkovým zväzkom 16, vstupným hrdlom 17 kondenzátu ohrievacej pary, dolným výstupným hrdlom 18 kondenzátu ohrievacej pary a dolnou rúrkovnicou 19. Vodná komora 3 je tvorená medziplášťom 22, vertikálnou priehradkou 4 s prielezmi , horizontálnou priehradkou 5, dolnou sekciou 6, hornou sekciou 7, vstupným hrdlom 20 ohrievanej vody, výstupným hrdlom 21 ohrievanej vody 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 casing 8, an upper U-bunch 9, an impact plate 10, a heating steam inlet 11, an upper heating steam condensate outlet 12 and an upper The subcooling section 2 is formed by a lower jacket 15, a lower U-tube bundle 16, a heating steam condensate inlet 17, a lower heating steam condensate outlet throat 18 and a lower pipe tube 19. The water chamber 3 is formed by an intermediate jacket 22, a vertical dam 4 through the hatches, the horizontal compartment 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 20 ohrievanej vody, do dolnej sekcie 6 vodnej 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 9, kondenzačnej časti 1. Z tejto prúdi do hornej sekcie 7 vodnej komory 3 a opúšťa vlásenkový výmenník výstupným hrdlom 21 ohrievanej vody. Vertikálna priehradka 4 s prielezmi 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 1 cez by-passový otvor v horizontálnej priehradke 5. Tieto prípady obtokov ohrievanej vody sú na obr. 2 vyznačené čiarkovanou čiarou. Ohrievacia para prúdi vstupným hrdlom 11 ohrievacej pary do kondenzačnej časti 1, kde kondenzuje na hornom U-rúrkovom zväzku 9. Kondenzát ohrievacej pary prúdi z kondenzačnej časti 1 horným výstupným hrdlom 12 kondenzátu ohrievacej pary a do podchladzovacej časti 2, kde obteká dolný U-rúrkový zväzok 16 sa dostáva vstupným hrdlom 17 kondenzátu ohrievacej pary a opúšťa vlásenkový výmenník dolným výstupným hrdlom 18 kondenzátu ohrievacej pary.The flow of heated water and heating steam through the hairpin heat exchanger according to the invention is apparent from FIG. 2, where the heated water flows through the heated water inlet 20 to the lower section 6 of the water chamber 3, from which it enters the lower U-tube bundle 16 of the subcooling section 2, where the heated water flows to the other half of the water chamber 3 and from there enters the upper From this tube 9, 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 neck 21 of the heated water. The vertical compartment 4 with the bypass holes in the upper section 7 allows the condensation section 1 to be bypassed and the subcooling section 2 to be bypassed in the lower section 6, bypass section 2. On the heated water side, the subcooling section 2 and thereby the condensation section These cases of heated water bypass are shown in FIG. 2 marked with a dashed line. The heating steam flows through the heater steam inlet 11 to the condensation portion 1 where it condenses on the upper U-tube bundle 9. The heater steam condensate flows from the condensation portion 1 through the heater steam condensate outlet neck 12 and into the subcooling portion 2 where the lower U-tube flows. the bundle 16 reaches the heater steam condensate inlet 17 and leaves the hairpin exchanger 18 through the lower heater steam condensate outlet.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

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

PATENT CLAIMS

A hairpin heat exchanger with a separate subcooler, characterized in that a water chamber (3), divided in two halves by a vertical compartment (4) with manholes, 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).

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

Hairpin heat exchanger according to claims 1, 2, characterized in that the horizontal partition (5) of the water chamber (3) has a by-pass or no by-pass.

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) have the same diameter or the upper casing (8) of the condensing part (1). 1) has a larger or smaller diameter than the lower shell (15) of the subcooling section (2).