SK285489B6

SK285489B6 - Capillary tube heat-exchanger with separated condenser

Info

Publication number: SK285489B6
Application number: SK1052-2002A
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: SK10522002A3

Abstract

It is described a capillary tube heat exchanger with separated condenser, handling a steam water heating at the system of steam turbine recuperation in the classical and nuclear power plants, as well as at systems of the centralised heat distribution. The heat exchanger includes condensing part (1) and reducing part (2) between which a 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 top-side (7).

Description

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka vlásenkového výmenníka s oddeleným zrážačom, ktorý rieši ohrev vody prehriatou parou v systéme regenerácie parných turbín klasických a jadrových elektrárni, ako aj v sústavách centralizovaného zásobovania teplom.The invention relates to a hairpin heat exchanger with a separate condenser, which solves the heating of water by superheated 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 neumožňujú pokryť všetky požiadavky tepelných schém systémov. Na ekonomické vychladenie prehriatej pary (pri jej prehriati o 50 °C a viac nad teplotu sýtosti pri danom tlaku) sú v prvom prípade potrebné dva samostatné vlásenkové výmenníky, tzv. derivačné riešenie, kde v jednom z nich prebieha zrazenie teploty prehriatia (prestup tepla konvekciou) a v druhom para prehriata o 20 - 30 °C kondenzuje. Takéto derivačné 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 patentových spisov CS 241 317 a CS 241 318, z ktorých je známe umiestnenie podchladzovacej a zrážacej časti v jednom telese plášťa, nad ktorými sa nachádza v hornej časti telesa kondenzačná časť. Integrálne riešenie vlásenkových výmenníkov so zrážacou a kondenzačnou 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 either they do not provide water heating in one installation or, if so, they do not cover all the heating system requirements. In order to economically cool superheated steam (when it is overheated by 50 ° C or more above the saturation temperature at a given pressure), two separate hairpin exchangers, the so-called heat exchangers, are required. derivative solution, where in one of them the condensation of superheat temperature takes place (heat transfer by convection) and in the other the condensation overheated by 20 - 30 ° C. Such a derivative solution of hairpin 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 exchangers according to the patents CS 241 317 and CS 241 318, from which it is known to place the cooling and shrinking part in one housing body, above which the condensation part is located in the upper part of the body. The integral solution of the hairpin heat exchangers with the condensation and condensation part in one casing body, besides the above, does not allow different values of flow 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 zrážačom, ktorého podstata spočíva v tom, že medzi jeho kondenzačnou časťou a zrážacou časťou je umiestnená vodná komora, rozdelená na dve polovice vertikálnou priehradkou s prielezmi, z ktorých jedna polovica je horizontálnou priehradkou rozdelená na hornú sekciu a na dolnú 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 condenser, whose essence is that between its condensation part and the condensation part there is a water chamber divided into two halves by a vertical compartment with hatches, one half of which is divided by a horizontal compartment into the upper section. to the bottom section.

Účinok riešenia jc 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 dvoma samostatnými vlásenkovými výmenníkmi. Súčasne 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 časť a zrážacia časť nemusia mať rovnaký priemer plášťov. Priemer plášťa zrážacej 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 zrážacej časti. Z uvedeného vyplýva, že riešenie vlásenkového výmenníka podľa vynálezu odstraňuje nevýhody derivačného a integrálneho rieše nia 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. The 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 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 current integral solutions of these devices. The condensation part and the precipitation part need not have the same jacket diameter. The diameter of the shroud portion may be smaller or larger than the condenser portion, depending on the flow of heated water flowing through these portions, allowing the heat transfer through convection to be increased, thereby reducing the heat exchange area of the shrink portion. Accordingly, 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 zrážačom, z ktorých obr. 1 znázorňuje usporiadanie jeho jednotlivých častí a obr. 2 prúdenie ohrievanej vody a ohrievacej pary vlásenkovým výmenníkom podľa vynálezu.The invention is explained in more detail by means of the accompanying drawings of a hairpin exchanger with a separate precipitator, 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 vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Vlásenkový výmenník podľa obr. 1 pozostáva z kondenzačnej časti 1, zrážacej časti 2 a vodnej komory 3. Kondenzačná časť 1 je tvorená horným plášťom 8, horným U-rúkovým zväzkom 9, hornou nárazovou doskou 10, horným vstupným hrdlom 11 ohrievacej pary, výstupným hrdlom 12 kondenzátu ohrievacej pary a hornou rúrkovnicou 13. Zrážacia časť 2 je tvorená dolným plášťom 15, dolným U-rúrkovým zväzkom 16, dolným vstupným hrdlom 17 ohrievacej pary, výstupným hrdlom 18 ohrievacej pary, dolnou nárazovou doskou 19 a dolnou rúrkovnicou 20. Vodná komora 3 je tvorená medziplášťom 24, vertikálnou priehradkou 4 s prielezmi, horizontálnou priehradkou 5, hornou sekciou 6, vstupným hrdlom 21 ohrievanej vody, obtokovým výstupným hrdlom 22 ohrievanej vody, dolnou sekciou 7, výstupným hrdlom 23 ohrievanej vody a prielezom 14.The hairpin exchanger of FIG. 1 consists of a condensation part 1, a precipitation part 2 and a water chamber 3. The condensation part 1 is formed by an upper casing 8, an upper U-bunch 9, an upper impact plate 10, an upper heater steam inlet 11, a heater steam condensate outlet 12 and The chamfer part 2 is formed by a lower shell 15, a lower U-tube bundle 16, a lower heater steam inlet 17, a heater steam outlet 18, a lower impact plate 19, and a lower tubesheet 20. The water chamber 3 is formed by an intermediate shell 24, a vertical compartment 4 with hatchways, a horizontal compartment 5, an upper section 6, a heated water inlet 21, a heated water bypass outlet 22, a lower section 7, a heated water outlet 23 and a hatch 14.

Prúdenie ohrievanej vody a ohrievacej pary vlásenkovým výmenníkom podľa vynálezu je zrejmé z obr. 2, kde ohrievaná voda prúdi cez vstupné hrdlo 21 ohrievanej vody do hornej sekcie 6 vodnej komory 3, z ktorej vstupuje do horného U-rúrkového zväzku 9 kondenzačnej časti 1, odkiaľ ohrievaná voda prúdi do druhej polovice vodnej komory 3 a odtiaľ vstupuje do dolného U-rúrkového zväzku 16 zrážacej časti 2. Z tejto prúdi do dolnej sekcie 7 vodnej komory 3 a opúšťa vlásenkový výmenník výstupným hrdlom 23 ohrievanej vody. Vertikálna priehradka 4 s prielezmi s by-passovým otvorom v hornej sekcii 6 umožňuje obtok kondenzačnej časti 1 a s by-passovým otvorom v dolnej sekcii 7 obtok zrážacej časti 2, ktorej obtok je možný aj obtokovým výstupným hrdlom 22 ohrievanej vody. Na strane ohrievanej vody je tiež možný obtok kondenzačnej časti 1, a tým aj zrážacej časti 2 cez by-passový otvor v horizontálnej priehradke 5. Tieto prípady obtokov ohrievanej vody sú na obr. 2 vyznačené čiarkovanou čiarou. Ohrievacia para prúdi dolným vstupným hrdlom 17 ohrievacej pary do zrážacej časti 2, kde obteká dolný U-rúrkový zväzok 16 a odtiaľ výstupným hrdlom 18 ohrievacej pary a horným vstupným hrdlom 11 ohrievacej pary prúdi do kondenzačnej časti 1, kde kondenzuje na hornom U-rúrkovom zväzku 9. Kondenzát ohrievacej pary opúšťa vlásenkový výmenník výstupným hrdlom 12 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, wherein the heated water flows through the heated water inlet 21 into the upper section 6 of the water chamber 3, from which it enters the upper U-tube bundle 9 of the condensation part 1, from where the heated water flows to the other half of the water chamber 3 and from there enters the lower U From this, it flows into the lower section 7 of the water chamber 3 and leaves the hairpin exchanger through the outlet neck 23 of the heated water. The vertical compartment 4 with the bypass holes in the upper section 6 allows the condensation part 1 to be bypassed, and the bypass opening in the lower section 7 to bypass the precipitation part 2, which bypass is also possible by the heated water bypass outlet 22. On the heated water side, it is also possible to bypass the condensation part 1 and thus the precipitation part 2 through the by-pass opening in the horizontal compartment 5. These cases of heated water by-pass are shown in FIG. 2 marked with a dashed line. Heating steam flows through the lower inlet throat 17 of the steam to the precipitation portion 2 where it flows around the lower U-tube bundle 16 and from there through the outlet throat 18 of the steam and flows through the upper inlet throat 11 of the steam. 9. The heater steam condensate leaves the hairpin exchanger through the heater steam condensate outlet 12.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

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

Claims

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

Hairpin heat exchanger according to claims 1,2, characterized in that the horizontal compartment (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 condensation part (1) and the lower casing (15) of the precipitation part (2) have the same diameter or the upper casing (8) of the condensing part (1). has a larger or smaller diameter than the lower shell (15) of the precipitation portion (2).