Теплообменный аппарат

Изобретение относится к области теплообменного оборудования, используемого в различных отраслях промышленности, в частности к змеевиковым теплообменникам, которые могут быть применены в системах аварийного расхолаживания ядерных энергетических установок. В теплообменном аппарате, содержащем цилиндрический корпус с размещенной концентрично корпусу центральной обечайкой, образующей с корпусом кольцевую полость, в которой расположены теплообменные элементы, каждый из которых выполнен в виде многозаходных змеевиков с коллекторами подвода и отвода теплоносителя, выполненными в виде тора и соединенными через тройники с промежуточными трубопроводами, которые, в свою очередь, соединены с водяным и паровым коллекторами, расположенными под корпусом и над корпусом, промежуточные трубопроводы соединены с водяным и паровым коллекторами через соединительные трубы, расположенные в произвольной плоскости относительно плоскости коллекторов. Соединительные трубы могут быть снабжены тройниками, а теплообменные элементы объединены в группы несколькими паровыми и водяными коллекторами. Технический результат – уменьшение габаритов теплообменника путем сокращения расстояния между корпусом и коллекторами. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Предлагаемое техническое решение относится к области теплообменного оборудования, используемого в различных отраслях промышленности, в частности к змеевиковым теплообменникам, которые могут быть применены в системах аварийного расхолаживания ядерных энергетических установок.

Известны вертикальные змеевиковые теплообменники, содержащие цилиндрический корпус, по оси которого установлена цилиндрическая обечайка с рядами витков змеевиковых теплообменных труб, объединенных при помощи коллекторов, (см., например, а.с. №879237 опуб. 07.11.1981, кл. МПК F28D 7/02, а.с. №1206598 опуб. 23.01.1986, кл. МПК F28D 7/02)

Теплообменники имеют значительные габариты и металлоемкость, в таких теплообменниках затруднен ремонт текущих секций и невозможна их замена.

Известен вертикальный кольцевой теплообменник, содержащий цилиндрический корпус, концентрично размещенную обечайку и расположенные между ними изогнутые относительно вертикальной оси теплообменные элементы, заключенные в кожух и подключенные к первичным коллекторам подвода и отвода циркулирующего внутри труб теплоносителя образуя модули. Коллектора подвода и отвода соединены с трубопроводами подвода и отвода теплоносителя. (См., например, патент RU №2041439 опубл. 09.08.1995 по кл. МПК F28D 7/10.)

В теплообменнике такой конструкции упрощается поиск текущих модулей и повышается ремонтопригодность, так как появляется возможность замены вышедших из строя модулей.

Известен теплообменный аппарат, содержащий цилиндрический корпус с размещенной концентрично корпусу центральной обечайкой образующей с корпусом кольцевую полость, в которой расположены теплообменные элементы, каждый из которых выполнен в виде многозаходных змеевиков с коллекторами подвода и отвода теплоносителя, выполненными в виде тора и соединенными через тройники с промежуточными трубопроводами, которые в свою очередь соединены с водяным и паровым коллекторами, расположенными под корпусом и над корпусом. (См., например, патент на полезную модель Ru №146849 от 19.09.2014 г. по кл. МПК F28F 7/02)

Недостатком, обусловленным наличием непосредственного соединения промежуточных трубопроводов с водяным и паровым коллекторами, является проблематичность компенсации температурных расширений между корпусом теплообменника и паровым и водяным коллекторами, расположенными над крышкой и под днищем теплообменника, а также компенсация нагрузок на патрубки паровых и водяных коллекторов от подсоединяемых трубопроводов.

Кроме того, недостатками являются сложность и повышенные массогабаритные характеристики конструкции паровых и водяных коллекторов из-за наличия на них дополнительных штуцеров для поиска неплотного теплообменного элемента, а также отсутствие секционирования теплообменной поверхности.

По наибольшему числу общих признаков теплообменник по данному патенту выбран за прототип.

Технической задачей является создание теплообменника, в котором теплообменные элементы объединены в группы несколькими паровыми и водяными коллекторами, а соединительные трубы снабжены тройниками.

Решение поставленной задачи позволит не компенсировать подводящие трубопроводы, упростить конструкцию паровых и водяных коллекторов и, при увеличении мощности теплообменника, иметь пониженные массогабаритные характеристики системы аварийного расхолаживания.

Задача решается тем, что в теплообменном аппарате, содержащем цилиндрический корпус с размещенной концентрично корпусу центральной обечайкой образующей с корпусом кольцевую полость, в которой расположены теплообменные элементы, каждый из которых выполнен в виде многозаходных змеевиков с коллекторами подвода и отвода теплоносителя, выполненными в виде тора и соединенными через тройники с промежуточными трубопроводами, которые в свою очередь соединены с водяным и паровым коллекторами, расположенными под корпусом и над корпусом, промежуточные трубопроводы соединены с водяным и паровым коллекторами через соединительные трубы, расположенными в произвольной плоскости относительно плоскости коллекторов.

Кроме того соединительные трубы снабжены тройниками, а теплообменные элементы объединены в группы несколькими паровыми и водяными коллекторами.

Это дает возможность за счет дополнительных соединительных труб необходимой для компенсации температурных расширений конфигурации не компенсировать подводящие трубопроводы. Имея тройники на дополнительных трубах обеспечить через них поиск неплотных теплообменных элементов, тем самым исключить дополнительные штуцера на коллекторах, тем самым упростить их конструкцию. Наличие нескольких паровых и водяных коллекторов объединяющих группы теплообменных элементов позволяет иметь в системе аварийного расхолаживания несколько независимых контуров расхолаживания по второму контуру в одном корпусе, что существенно снижает массогабаритные характеристики всей системы, что особенно актуально для судовых ЯЭУ.

Сущность технического решения поясняется чертежами, где:

- фиг. 1 показан общий вид теплообменного аппарата, который предназначен для осуществления теплообмена между средой второго контура (пар-вода), циркулирующей во внутритрубном пространстве, и охлаждающей средой (вода-пар), циркулирующей в межтрубном пространстве. Теплообмен происходит в условиях естественной циркуляции по контуру охлаждающей и охлаждаемой сред в системе аварийного расхолаживания парогенерирующего блока ядерной энергетической установки при авариях, связанных с длительным обесточиванием;

- на фиг. 2 показан вид А на фиг. 1;

- на фиг. 3 показан выносной элемент Б на фиг. 1.

Теплообменный аппарат состоит из цилиндрического корпуса 1, снабженного крышкой 2 и днищем 3. Внутри корпуса 1 размещена цилиндрическая обечайка 4, которая закреплена на крышке 2 соосно с патрубком подвода 5 охлаждающего теплоносителя, циркулирующего в межтрубном пространстве. Обечайка 4 служит для организации циркуляции среды в межтрубном пространстве. В верхней части обечайки 4 выполнены отверстия 6, гидравлически связывающие внутреннюю полость обечайки 4 с кольцевой полостью 7, образованной обечайкой 4 и корпусом 1. В кольцевой полости расположена теплообменная поверхность, образованная теплообменными элементами 8, образующими модули и выполненными в виде нескольких рядов многозаходных змеевиков, навитых на оправку 9. Концы змеевиков теплообменных элементов 8 объединены по входу и выходу первичными коллекторами подвода 10 и отвода 11, выполненными в виде торов. Первичные коллекторы 10 и 11 через тройники 12, промежуточные трубопроводы 13, 14 и через соединительные трубы 15, 16, 17, 18 соединены с вторичными раздающими 19, 20 и собирающими 21, 22 коллекторами, расположенными соответственно под днищем 3 и над крышкой 2, которые также выполнены в виде тора. Таким образом, теплообменные элементы 8 объединены в независимые группы. Соединительные трубы 15, 16, 17, 18 снабжены тройниками 23 через которые обеспечивается поиск неплотного теплообменного элемента при его разгерметизации. На днище 3 корпуса 1 расположен штуцер 24 для соединения с емкостью запаса воды.

На наружной поверхности корпуса 1 закреплены опоры 25 для установки и закрепления теплообменного аппарата.

Во время нормальной эксплуатации реакторной установки теплообменный аппарат по внутритрубному и межтрубному пространству заполнен водой.

По внутритрубному пространству теплообменный аппарат подсоединен к парогенератору, а по межтрубному пространству к аварийной емкости с запасом воды (на чертежах не показано).

При авариях пар из парогенератора поступает во вторичные раздающие коллектора 19, 20, откуда через первичные коллектора 10 раздается по теплообменным элементам 8. Проходя через теплообменные элементы 8, пар конденсируется, охлаждаясь водой, находящейся в межтрубном пространстве, и поступает в собирающие коллектора 21, 22. Вода, находящаяся в межтрубном пространстве, испаряется, и пар или пароводяная смесь выходит из теплообменного аппарата в аварийную емкость с запасом воды.

Соединительные трубы 15, 16, 17, 18 за счет необходимой конфигурации компенсируют температурные расширения между корпусом теплообменника и вторичными раздающими 19, 20 и собирающими 21, 22 коллекторами, что позволяет сократить до минимума промежуточные трубопроводы 13 и тем самым уменьшить габариты теплообменника (при непосредственном соединении промежуточных трубопроводов со вторичными коллекторами компенсация температурных расширений достигается за счет увеличения расстояния между корпусом и коллекторами).

Поиск неплотного элемента осуществляется через тройники 23 на соединительных трубопроводах. При этом на них срезаются заглушки. К одному из тройников подсоединяется гидропресс при этом соединительный трубопровод, отсекается от коллектора, а другой - глушится, при этом соединительный трубопровод также отсекается от коллектора. Неплотный теплообменный элемент определяется по падению давления при гидравлических испытаниях. Данная операция проводится последовательно с каждым теплообменным элементом теплообменника.

Коллектора 19, 20 и 21, 22 объединяют теплообменные элементы 8 в независимые группы расхолаживания по второму контуру располагаемых в одном корпусе, тем самым позволяя сократить число корпусных конструкций теплообменников и снизить массогабаритные характеристики всей системы.

Таким образом, соединение промежуточных трубопроводов с водяным и паровым коллекторами через соединительные трубы, снабженные тройниками и расположенные в произвольной плоскости относительно плоскости коллекторов, позволяет не компенсировать подводящие трубопроводы, упростить конструкцию паровых и водяных коллекторов и иметь, при увеличении мощности теплообменника, пониженные массогабаритные характеристики системы аварийного расхолаживания.

1. Теплообменный аппарат, содержащий цилиндрический корпус с размещенной концентрично корпусу центральной обечайкой, образующей с корпусом кольцевую полость, в которой расположены теплообменные элементы, каждый из которых выполнен в виде многозаходных змеевиков с коллекторами подвода и отвода теплоносителя, выполненными в виде тора и соединенными через тройники с промежуточными трубопроводами, которые, в свою очередь, соединены с водяным и паровым коллекторами, расположенными под корпусом и над корпусом, отличающийся тем, что промежуточные трубопроводы соединены с водяным и паровым коллекторами через соединительные трубы, расположенные в произвольной плоскости относительно плоскости коллекторов.

2. Теплообменный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что соединительные трубы снабжены тройниками.

3. Теплообменный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что теплообменные элементы объединены в группы несколькими паровыми и водяными коллекторами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплообменнику (1) для непрямой передачи тепла между первой средой (4) и второй средой (4а), содержащему: бак (2), который имеет внутреннее пространство (I) для приема двухфазной первой среды (4); пластинчатый теплообменник (5), установленный внутри внутреннего пространства (I), для непрямой передачи тепла между первой средой (4) и второй средой (4а), в котором внутреннее пространство (I) выполнено для приема первой среды (4) с таким уровнем заполнения (3), что жидкая фаза (38) первой среды (4) образует ванну, окружающую пластинчатый теплообменник (5); и вход (6) выше уровня заполнения (3) для введения первой среды (4) во внутреннее пространство (I).

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системе охлаждения наддувочного воздуха. Система охлаждения (1) для транспортного средства промышленного назначения содержит охладитель (2) наддувочного воздуха.

Изобретение относится к кожухотрубным теплообменникам, в частности, для химической или нефтехимической промышленности. Теплообменник (1), содержащий первый наружный кожух (2) и трубный пучок (3), входные и выходные стыковочные узлы, сообщающиеся с межтрубным пространством и внутритрубным пространством для подачи первой текучей среды и второй текучей среды соответственно, при этом теплообменник содержит второй кожух (4), расположенный внутри первого кожуха (2) и охватывающий трубный пучок (3).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, снабженных системами рециркуляции отработавших газов. Охладитель (300) системы рециркуляции отработавших газов содержит канал хладагента, первый канал отработавших газов и второй канал отработавших газов.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках обогревателей транспортных средств. Корпус теплообменника, в частности, для бензинового обогревателя транспортного средства для нагревания воздуха, включающий: вытянутую в направлении продольной оси (L) корпуса, радиально снаружи окружающую внутреннее пространство (16) корпуса область (14) боковой стенки, примыкающую к области (14) боковой стенки в направлении первой осевой концевой области (62) области (14) боковой стенки и закрывающую внутреннее пространство (16) корпуса в осевом направлении область (18) стенки нижней части, примыкающую к области (14) боковой стенки во второй осевой концевой области (72) области (14) боковой стенки несущую конструктивную группу для сжигания область (28), при этом корпус (12) теплообменника включает по меньшей мере три части (56, 58, 60) корпуса, причем первая часть (56) корпуса образует главным образом область (14) боковой стенки, вторая часть (58) корпуса образует главным образом область (18) стенки нижней части и третья часть (60) корпуса образует главным образом несущую конструктивную группу для сжигания область (28).

Изобретение относится к устройству для охлаждения и/или для рекуперации тепла. Устройство содержит несколько выполненных с возможностью соединения модулей теплообменника, содержащих по одному теплообменнику и соединяемых с обеспечением работы их теплообменников по параллельной схеме подключения, при этом каждый модуль теплообменника имеет окружающий теплообменник корпус, который на торцевых сторонах имеет по одному входному и одному выходному отверстию для воздуха, в результате чего каждый из следующих друг за другом модулей теплообменника имеет два входных и два выходных отверстия для воздуха, а устройство содержит общий воздуховод приточного воздуха и общий воздуховод отработавшего воздуха, присоединенные к модулям теплообменника с обеспечением возможности равномерного и параллельного снабжения входных отверстий для воздуха следующих друг за другом модулей теплообменника отработавшим воздухом из общего воздуховода отработавшего воздуха, а также равномерного и параллельного выхода приточного воздуха из выходных отверстий для воздуха следующих друг за другом модулей теплообменника в общий воздуховод приточного воздуха.

Изобретение относится к теплообменному устройству (1), содержащему плиту (2), уплотнительный элемент (3) и крышку (4), причем плита (2) имеет две размещающие канавки (5, 5'), каждая из которых имеет нижнюю часть (7, 7'), при этом промежуточная область (10) образована в плоскости между двумя проходами (8), а наклонные участки (11) проходят между промежуточной областью (10) и нижними частями (7, 7') канавок.

Концентрическая симметричная система (10) теплообменников с разветвленной поверхностью включает в себя впускной коллектор (11), который равномерно разделяет основной поток в первой секции системы, а также группу (13) трубчатых концентрических теплообменников (14), расположенных параллельно и последовательно.

Изобретение относится к теплообменнику для рекуперации отработанного тепла. Теплообменник содержит: нижнюю пластину, выполненную таким образом, чтобы сформировать в ней впускное отверстие для отходящего газа; верхнюю пластину, выполненную таким образом, чтобы сформировать в ней выпускное отверстие для отходящего газа в месте, расположенном напротив впускного отверстия для отходящего газа; первую боковую пластину, выполненную таким образом, чтобы сформировать в ней множество первых боковых сквозных отверстий; вторую боковую пластину, выполненную таким образом, чтобы сформировать в ней множество вторых боковых сквозных отверстий в местах, расположенных напротив первых боковых сквозных отверстий; третью боковую пластину и четвертую боковую пластину, предназначенные для соединения первой боковой пластины и второй боковой пластины; и множество теплообменных труб, представляющих собой трубы из титанового материала, предназначенные для параллельного соединения первых боковых сквозных отверстий и вторых боковых сквозных отверстий.

Изобретение относится к пластинчатому теплообменнику высокого давления с выполненным имеющим углы пакетом (4) пластин, расположенным в камере (3) давления, образуемой корпусом (2), при этом корпус (2) содержит выпукло-выгнутые фланец-крышки (8, 9), отличающемуся тем, что по меньшей мере одна из фланец-крышек (8, 9) содержит выполненное имеющим углы отверстие для вмещения пакета (4) пластин.

Предложен теплообменник (52), который может быть использован в двигателе, таком как двигатель летательного аппарата для воздушного летательного аппарата или орбитальной ракеты - носителя.

Изобретение относится к системе (101, 102, 103) удержания по меньшей мере одной трубки, включающей в себя гребенку, содержащую планку и множество параллельных зубцов, перпендикулярных к планке.

Изобретение относится к теплообменному узлу (1) с пучком труб для использования внутри теплообменников или реакторов, включающему по меньшей мере один пучок (2) труб; несколько гасителей (3) вибраций, связанных с этим пучком труб и образующих сквозные окна с заданным расположением, через каждое из которых проходит одна или более труб пучка труб, и оболочку (6), окружающую этот пучок труб и эти гасители вибраций, при этом сборка пучка труб и оболочки может быть разобрана, а оболочка находится в конструкционном взаимодействии с пучком труб через посредство гасителей вибраций.

Настоящее изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в охладительной дельте для охлаждения жидкостей, газов и паров, причем указанная охладительная дельта содержит охладительные панели, расположенные под углом друг к другу, в которых расположены охладительные трубки, проходящие горизонтально или, по существу, горизонтально, при этом охладительная дельта дополнительно содержит первый коллектор для потока среды, соединенный с охладительными трубками в месте соединения охладительных панелей и обеспечивающий пространство для соединения охладительных трубок по потоку, и вторые коллекторы для потока среды, присоединенные к противоположным относительно первого коллектора для потока среды концам охладительных панелей и обеспечивающие пространство для соединения охладительных трубок по потоку.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках и реакторах кожухотрубчатой конструкции. В теплообменник, состоящий из корпуса, трубных решеток, перегородок и труб, трубы установлены с предварительным прогибом, при этом предварительный прогиб осуществляется за счет смещения отверстий для труб в перегородках или за счет смещения перегородок механизмом перемещения, а перегородки установлены с возможностью смещения в направлении предварительного смещения, причем перегородки в средней части теплообменника установлены неподвижно со смещением отверстий для труб, а корпус может быть выполнен с прогибом.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках и реакторах кожухотрубчатой конструкции. В теплообменник, состоящий из корпуса, трубных решеток, перегородок и труб, трубы установлены с предварительным прогибом, при этом предварительный прогиб осуществляется за счет смещения отверстий для труб в перегородках или за счет смещения перегородок механизмом перемещения, а перегородки установлены с возможностью смещения в направлении предварительного смещения, причем перегородки в средней части теплообменника установлены неподвижно со смещением отверстий для труб, а корпус может быть выполнен с прогибом.

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Предложена трубная доска 6 теплообменника, имеющая отверстия 7 для укладки концов теплообменных труб, причем каждое отверстие 7 снабжено не менее чем одной концентрической расточкой 8 под укладку уплотнительных кольцевых элементов 9.

Данное изобретение относится к вариантам устройства дистанционирования трубок теплообменного аппарата, преимущественно предназначенного для работы в среде тяжелого жидкометаллического теплоносителя.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к системам охлаждения турбин газотурбинного двигателя. Воздухо-воздушный теплообменник, содержащий несколько охлаждаемых секций, установленных в проточной части турбомашины и закрепленных на корпусе посредством болтовых соединений, с двумя фланцами, соединенными между собой сетью трубок и снабженными отверстиями под болтовое соединение и буртами, имеющими цилиндрическую посадочную поверхность большого радиуса, образующую с корпусом зазор, выбирающийся при сборке.

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Предложена трубная доска теплообменника, содержащая плиту и уплотнительные кольцевые элементы, имеющая отверстия для укладки концов теплообменных труб, содержит плиту 1, причем каждое отверстие 4 плиты 1 снабжено не менее чем одной концентрической расточкой 10 под укладку уплотнительных кольцевых элементов 11.

Описан теплообменник, содержащий сосуд для холодильного агента, при этом указанный сосуд имеет камеру, ограниченную поверхностью стенок сосуда, а также содержит впускной патрубок и выпускной патрубок для транспортировки холодильного агента в указанную внутреннюю камеру и из нее.

Изобретение относится к области теплообменного оборудования, используемого в различных отраслях промышленности, в частности к змеевиковым теплообменникам, которые могут быть применены в системах аварийного расхолаживания ядерных энергетических установок. В теплообменном аппарате, содержащем цилиндрический корпус с размещенной концентрично корпусу центральной обечайкой, образующей с корпусом кольцевую полость, в которой расположены теплообменные элементы, каждый из которых выполнен в виде многозаходных змеевиков с коллекторами подвода и отвода теплоносителя, выполненными в виде тора и соединенными через тройники с промежуточными трубопроводами, которые, в свою очередь, соединены с водяным и паровым коллекторами, расположенными под корпусом и над корпусом, промежуточные трубопроводы соединены с водяным и паровым коллекторами через соединительные трубы, расположенные в произвольной плоскости относительно плоскости коллекторов. Соединительные трубы могут быть снабжены тройниками, а теплообменные элементы объединены в группы несколькими паровыми и водяными коллекторами. Технический результат – уменьшение габаритов теплообменника путем сокращения расстояния между корпусом и коллекторами. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх