Теплообменник

 

Использование: в теплообменных аппаратах , в частности для подогрева питательной воды в паротурбинных установках. Сущность изобретения: теплообменник, содержащий вертикально установленный корпус 1 с патрубком 8 подвода пара и верхней водяной камерой 2. снабженной съемной крышкой 16, трубный пучок 3, образованный U-образными трубами, закрепленными в трубной доске 4, и снабженный поперечными перегородками с сегментными прорезями 26, выполненными в смежных перегородках на диаметрально противопо

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4838524/06 (22) 12.06.90 (46) 15.02.93. Бюл. М 6 (71) Производственное объединение "Калу <ский турбинный завод" (72) А,И.Муссорин, B.È.Êðþêîâ, Е,А.Паршин, Ли Юнг и Б.В,Лимачев (56) Патент США М 4512496, кл. В 65 0 45/32, опублик. 1984.

Теплообменная аппаратура. Каталогсправочник. М.: НИИИНФОРМТЯЖЫААШ, 1973, с. 68-69, фиг. 391.

„„5U,„, 1795221 А1 (я)5 F 22 О 1/32, F 28 F 9/22 (54) ТЕПЛООБМЕННИК (57) Использование: в теплообменных аппаратах, в частности для подогрева питательной воды в паротурбинных установках.

Сущность изобретения: теплообменник, содержащий вертикально установленный корпус 1 с патрубком 8 подвода пара и верхней водяной камерой 2, снабженной съемной крышкой 16, трубный пучок 3, образованный U-образными трубами, закрепленными в трубной доске 4, и снабженный поперечными перегородками с сегментными прорезями 26, выполненными в смежных перегородках на диаметрально противопо1795221

35 водяной камеры и установленных внутрл каложных сторонах, дополнительно снабжено установленной перед крышкой 16 водяной камеры 2 заглушкой 12 с кольцевой проточкой 13 в верхнем участке, уплотнительными элементами 14, размещенными в указанной проточке 13 и компенсационными втулками

22; съемная крышка 16 выполнена с внутренней кольцевой проточкой 17 на нижнем торце, в которой с примыканием к верхнему торцу заглушки 12 установлены указанные компенсационные втулки 22. Теплообменник также дополнительно снабжен кожухом

Изобретение относится к теплоэнертетике, в частности к теплообменным аппаратам для регенеративного подогрева питательной воды в паротурбинных установках с повышенными начальными параметрами пара и воды, Известно устройство крышка-заглушка для подогревателя питательной воды высокого давления. Данная крышка-заглушка в сборе включает в себя кольцевое уплотнение круглого сечения, выполненное из металла, сидящее в скошенной канавке, выточенной в наружной кромке на одном конце цилиндрической торцевой заглушки, расположенной в открытом конце водяной камеры сосуда высокого давления. Торцевая заглушка фиксируется на месте от осевого смещения наружу разъемным стопорным кольцом, имеющим выступ, установленным в кольцевой паз, выполненный из внутренней поверхности камеры, Внутренняя базовая поверхность разьемного стопорного кольца выполнена под углом для того, чтобы после вставки в него неразъемного кольца сегменты стопорного кольца расклинивались в паэ в наружном направлении. Для стягивания заглушки и установочного кольца в целях создания такого расклинивающего действия предусмотрена стяжная шпилька, ввинченная по центру заглушки. и поперечина, лежащая на установочном кольце, Между заглушкой и разъемным стопорным кольцом установлено плоское компрессионное кольцо, лежащее одновременно на уплотнительном кольце и части торцевой заглушки так, что через кольцевое уплотнение направлена только предварительно заданная часть сжимающей силы, как описано в патенте, а остальная сила, передаваемая торцевой заглушкой под действием внутреннего по5

5, охватывающим трубный пучок 3 и сообщенным с патрубком подвода пара 8, и вертикальными перегородками 27, закрепленными на поперечных перегородках на участке между внутренними трубами пучка 3 со стороны сегментных прорезей 26; поперечные перегородки установлены с наклоном в сторону сегментных прорезей 26 и закреплены на кожухе 5, на котором выполнены отверстия 28 для отвода конденсата, 1 з,п. ф-лы, 6 ил. вышенного давления, передается компрессионным кольцом непосредственно на разьемное стопорное кольцо и далее, через кольцевую выточку, на корпус водяной камеры.

Недостатком данной конструкции крышки-заглушки является сложность конструкции, недостаточная надежность, недостаточная надежность герметичности.

Er;".:æàéûûM аналогом (прототипом) по техн:„-:àcêoé сущности и достигаемому результату предложенного теплообменника является известная конструкция подогревателя высокого давления, который представляет собой теплообменник вертикального типа, основными узлами которого являются корпус, верхняя водяная камера и трубная система, Корпус подогревателя сварной, состоит из цилиндрлческой обечайки, штампованного днища эллиптической формы и фланцев для соединения с трубной системой и водяной камерой. Водяная камера с патрубками подвода и отвода воды выпол-. нена литой стальной с фланцем для соединения с трубной системой, которая состоит из трубной доски, каркаса и U-образного трубного пучка. Каркас трубной системы имеет поперечные сегментные перегородки и роликовые опоры для выема пучка, а сегментные перегородки скреплены между собой тягами, Известный теплообменник имеет недостатки, 1. Ненадежная конструкция соединения меры анкерных тяг. которые приводят к нарушению герметичности, т.к. силовой крепеж в данной конструкции испытыв ет двойную нагрузку-усилие, передаваемое от рабочего давления воды внутри камеры, и усилие от затяжки крепежа для создания

1795221

P> F<

Р= —

Ег

55 плотности, при этом возможна протяжка крепежа, что в конечном счете снижает надежность, долговечность теплообменника при работе в области повышенных параметров теплоносителя., 2. При ремонте теплообменника требуется полный демонтаж водяной камеры с отсоединением от трубопроводов подвода и отэода питательной воды к камере с последующим восстановлением уплотнения всех разъемных соединений подводящих труб, что создает трудности и неудобство при эксплуатации.

3. Неэффективное использование тепла перегретого пара, поступающего в.корпус теПлообменника, и плохая организация отвода конденсата в зоне конденсации пара, в частности на сегментных перегородках, что приводит к снижению тепловой эффективности, снижению интенсификации теплообмена, т,е, в конечном счете к большому подогреву питательной воды, идущей в общий цикл тепловой электростанции.

Цель изобретения — повышение надежности и ремонтопригодности, а также эффективности теплообмена, Поставленная цель достигается тем, что теплообменник содержит вертикально установленный корпус с патоубком подвода пара, верхнюю водяную камеру, снабженную съемной крышкой, трубный пучок, образованный U-образными трубами, закрепленными в трубной доске, и снабженный поперечными перегородками с сегментными Прорезями, выполненными в смежных перегородках на диаметрально противоположных сторонах, теплообменник дополнительно снабжен установленной перед крышкой водяной камеры заглушкой с кольцевой проточкой, в которой размещены уплотнительные элементы, и компенсационными втулками, при этом съемная крышка выполнена с внутренней кольцевой проточкой на нлжнем торце крышки, в которой с примыканием к верхнему торцу заглушки установлены компенсационные втулки, а также благодаря тому, что теплообменник дополнительно снабжен кожухом, охватывающим трубный пучок и сообщенным с патрубком подвода пара, и вертикальными перегородками, закрепленными на поперечных перегородках на участке между внутренними трубами пучка со стороны сегментных прорезей. а поперечнь;э пдрегородки установлены с наклоном в сторону сегментных прорезей и закреплены на кожухе, на котором выполнены отверстия для отвода конденсата.

На фиг. 1 изображен предлагаемый теплообменннк, проделаHblA разрез с поеоро5

2О

Q5

45 том патрубка подвода пара для лучшего показа конструкции; на фиг. 2 — разрез Г-Г на фиг. 5; на фиг. 3 — сечение А — А на фиг. t; нэ фиг. 4 — сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5— сечение  — В на фиг. 2; на фиг, 6 — узел I на фиг. 1.

Предлагаемый теплообменник содержит корпус 1, распределительную водяную камеру 2, трубный пучок 3 из 0-образных труб, закрепленных в трубной доске 4, к которой прикреплен каркасный кожух 5, Корпус 1 теплообменника представляет собой сварную конструкцию и включает в себя штампованное эллиптическое днище 6, а также воротниковую обечайку 7, с помощью которой корпус 1 прикреплен к нижней кольцевой закраине трубной доски 4. На корпусе 1 имеется патрубок 8, сообщенный с кожухом 5 для подвода к нему греющего пара и патрубок 9 для отвода конденсата.

Распределительная водяная камера 2 содержит обечайку 10 с горловиной 11, заглушку 12 с кольцевой проточкой 13, уплотнительные элементы 14, опорное кольцо 15 и съемную крышку 16 с внутренней кольцевой проточкой 17, а также патрубки входа 18 и выхода 19 подогреваемой среды (питательной воды) и присоединена к верхней кольцевой закраине трубной доски 4 с помощью стыкового сварного шва. Съемная коышка 16 закреплена к торцу водяной камеры 2 с помощью силовых шпилек 20. Для удобства сборки и осуществления предварительной затяжки уплотнительных элементов 14, а также для осуществления выема . аглушки 12, предусмотрены монтажные шпильки 21, на которые надеты компенсационные втулки 22, предотвращающие уплотнительные элементы 14 QT черезмерной деформации при постоянном сжатии их большим рабочим давлением. Осевое удельное давление, необходимое для предварительного обжатия уплотнительных элементов в пресс-форме перед их сборкой в горловине камеры, определяется по формуле: где P — осевое удельное давление, кгс/см; г, Р1 — максимальное давление в камере. кгс/см;

F> — торцевая площадь заглушки. см;

2, Рг — торцевая площадь уплотнительного элемента, смг;

f коэффициент степени сжатия. учитывающий упругость материала элемента 1.11,3, 1795221

Такая конструкция обеспечивает хорошую герметичность, легкий выем заглушки

12 из камеры 2 и увеличивает срок службы уплотнительных элементов 14. Для удобства ремонта и упрощения демонтажа заглушки 12 из водяной камеры 2 конструкция последней предусматривает воэможность использования съемной крышки 16 и монтажных шпилек 21 в качестве приспособления для выема заглушки 12 из водяной камеры 2. Демонтаж заглушки 12 осуществляется следующим образом: отвинчиваются гайки на монтажных шпильках 21 и колпачковые гайки на силовых шпильках 20 на определенную высоту, приподнимается съемная крышка 16 и устанавливаются подкл адки между съемной крышкой 16 и торцем водяной камеры 2, с помощью монтажных шпилек 21 путем завинчивания гаек на этих шпильках 21, заглушка 12 совместно с уплотнительными элементами 14 и опорным кольцом 15 поднимается вверх. Для удобства работ при глушении вышедших иэ строя труб и уменьшения металлоемкости водяной камеры 2 размер горловины 1 огределен соотношением — диаметральный размер горловины 11 должен быть не менее сорока сантиметров, но не более внутреннеro диаметра водяной камеры. Минимальный размер 40 см определен возможностью свободного доступа в водяную камеру 2 для глушения труб.

Каркасный кожух 5 выполнен из систе.мы скошенных полуобечаек 23 и 24, размещенных между поперечными перегородками 25 с сегментными прорезями 26 по их периметру и скрег,ленных между собой по всем сопрягаемым местам. Каждая поперечная перегородка 25 в межтрубном пространстве установлена с наклоном в сторону сегментных прорезей 26 и снабжена вертикальной перегородкой 27 для задержания и направления конденсата к отверстиям 28, выполненным на кожухе 5 у краев вертикальных перегородок 27 для отвода конденсата, В верхней части кожуха 5, примыкающего к трубной доске 4, размещены четыре секции охладителя пара (1, II,! И, IV), содержащий короб 30 и фасонную перегородку 31. к которой прикреплены направляющая перегородка 32 и направляющие перегородки 33 и 34, которые в свою очередь скреплены с низлежащей поперечной перегородкой, Фасонная перегородка 31 имеет два фигурных окна 35 и 36 для прохода перегретого пара в заданном направлении, Короб 30 примыкает к прямой полуобечайке 37, имеющей окно для прохода перегретого пара, У нижней части труб35 27 к отверстиям 28 на выход иэ кожуха 5 и

45

50 16 через уплотнительные элементы 14 и компенсационные втулки 22, обеспечивает высокую надежность, долговечность и удобство ремонта, а наличие в паровом пространстве составного кожуха 5 с

55 отверстиями 28 для отвода конденсата и наклонными поперечными перегородками

25, снабженными вертикальными перегородками 27, позволяет повысить теплову.о эффективность теплообменника.

30 ного пучка 3 на корпусе 1 размещен воэдухоотводящий кольцевой коллектор 38.

Теплообменник работает следующим образом.

Нагреваемая среда, поступающая от одного из источников (не показан), через патрубок входа 18 направляется в распределительную водяную камеру 2, где распределяется по трубам и проходит через

U-образный пучок, делая два хода. На выходе из труб пучка 3 среда собирается во второй половине камеры 2 и выходит через патрубок19. Греющая среда, например перегретый пар, проходит в корпус 1 (см. фиг.

I) через патрубок 8 и короб 30 и направляется вверх в отдельный охладитель пара 29, в котором движется в следующей послздовательности: сначала через окно в полуобечайке 37 попадает .в межтрубное пространство секции 1 и через окно 35 в перегородке 31 (см. фиг. 3) проходит в секцию 11, затем через проход между перегородками 33 и 34 (см. фиг. 3) в перегородке 31 поступает в секцию IV, после чего; отдав тепло перегретого пара, через сегментную прорезь 26 (см. фиг. 1) покидает охладитель пара 29. Далее греющая среда поступает в зону конденсации пара, образованную скошенными полуобечайками 23 и 24 и поперечными перегородками 25 и, проходя между ними превращается в конденсат, который в свою очередь стекает по наклонным поперечным перегородкам 25 и направляется посредством вертикальных перегородок затем через патрубок 9 выводится из нижней части теплообменника по технологическому назначению.

Уплотнение водяной камеры 2 осуществляется заглушкой 12, установленной в горловину 11, эа счет заранее заданного осевого удельного давления, передаваемого только на уплотнительные элементы 14 с помощью заранее выбранной высоты компенсационных втулок 22 после соприкосновения последних со сьемной крышкой 16.

Выполнение кованой водяной камеры 2 с горловиной 11, в которую установлена заглушка 12, упирающаяся в съемную крышку

1795221

Формула изобретения

1. Теплообменник, содержащий вертикально установленный корпус с патрубком пОдвода пара и верхней водяной камерой, снабженной съемной крышкой, трубный пучбк, образованный U-образными трубами, закрепленными в трубной доске, и снабженный поперечными перегородками с сегмент Ными прорезями, выполненными в смежных перегородках на. диаметрально противоположных сторонах, о т л и ч а ю щи Й с я тем, что, с целью повышения надежности и ремонтопригодности, а также эффективности теплообмена, он дополнительно снабжен установленной переф крышкой водяной камеры заглушкой с кольцевой проточкой в верхнем участке, уплотнительными элементами, размещенными в указанной проточке, и компенсационными втулками, съемная крышка выполнена с внутренней кольцевой проточкой на нижнем торце. в которой с примыканием к верхнему торцу заглушки установлены укаэанные компенсационные втулки.

2. Теплообменник по и. 1, о т л и ч а юшийся тем. что он дополнительно снабжен кожухом с отверстиями для отвода конденсата. охватывающим трубный пучок и сообщенным с патрубком подвода пара, и вертикальными перегородками, закрепленными на поперечных перегородках на участке между внутренними трубами пучка со стороны сегментных прорезей, поперечные перегородки выполнены с отверстиями для отвода конденсата, установлены с наклоном в сторону сегментных прорезей и закреплены на кожухе.

1795221

24

Составитель Л.Антонюк

Техред М.Моргентал Корректор С.Патрушева

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 419 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5