Способ использования исходной воды при охлаждении хладоагента гту и пластинчатый теплообменник для его осуществления

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева и охлаждения газов и жидкостей в различных отраслях народного хозяйства, а именно, для интенсификации процесса теплопередачи и снижения скорости образования накипи в теплообменниках ГТУ. Изобретение заключается в том, что создают дополнительные вихревые структуры и пульсации, образующиеся по всему сечению потока в щелевых каналах, которые возникают в результате вибрации корпуса теплообменника. В пластинчатом теплообменнике, содержащем прижимные плиты, пакет теплообменных пластин, выполненных с регулярным рельефом вогнутостей, с входным и выходным отверстиями на каждой пластине для взаимно чередующихся щелевых каналов, объединенных своими входными и выходными коллекторами, соединенными с подающими и выходными трубопроводами через гибкие вставки, а нижние торцы прижимных плит снабжены упругими элементами, соединенными с опорной плитой. Технический результат - повышение эффективности способа использования исходной воды при охлаждении хладагента ГТУ и пластинчатого теплообменника. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева и охлаждения газов и жидкостей в различных отраслях народного хозяйства, а именно, для интенсификации процесса теплопередачи и снижения скорости образования накипи в теплообменниках ГТУ.

Известен блок радиаторов пластинчатого теплообменника, предназначенный для использования низкопотенциальных природных источников тепла, хозяйственно-бытовых стоков и других тепловых отходов, содержащий пакет, соединенный последовательно, плоских радиаторов с направлением движения потока нагреваемой воды зигзагом, снабженных входными и выходными проточными каналами щелевидной формы, расположенными на общем торце радиатора. Теплообменник обеспечивает эффективность теплообмена между охлаждаемой и нагреваемой средой при низких (малых) температурных напорах, а также доступность к поверхностям теплообмена для их оперативной очистки от накопившихся загрязнений [Патент РФ №2210044, МПК F28D 9/00, 2003].

Основными недостатками известного способа и устройства являются малая скорость теплопередачи в каналах плоских радиаторов и образование накипи на их внутренней поверхности из-за недостаточной турбулизации теплоносителя, двигающегося внутри каналов, обусловленные их конструкцией.

Более близким к предлагаемому изобретению является способ работы пластинчатого теплообменника, содержащий подачу и вывод потоков жидкостей в щелевые каналы через соответствующие пары входных и выходных отверстий в каждой пластине, равномерное распределение потоков по ширине упомянутых каналов, турбулизацию потоков путем создания движения жидкости на поверхностях с регулярным рельефом вогнутостей. Способ осуществляется в пластинчатом теплообменнике, включающем, установленный между прижимными плитами пакет теплообменных пластин прямоугольной формы, выполненных с регулярным рельефом вогнутостей, с канавками, в которые уложены уплотнительные прокладки, с входным и выходным отверстиями на противоположных краях каждой пластины для взаимно чередующихся щелевых каналов с противоположными направлениями для движения их жидкостей и объединенных соответственно своими входными и выходными коллекторами. [Патент РФ №2, МПК F28D 9/00, F28F 3/00, 2004].

Основным недостатком известного способа является невозможность создания пульсационного движения потока в каналах пластинчатого теплообменника, а недостатком теплообменника, в котором осуществляется способ - отсутствие устройства, создающего пульсационное движение жидкости в этих каналах, что снижает эффективность известного способа и теплообменника при использовании для охлаждения воды с высокой жесткостью, например, исходной воды.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности способа использования исходной воды при охлаждении хладоагента ГТУ и пластинчатого теплообменника для его осуществления.

Технический результат достигается способом работы пластинчатого теплообменника, содержащем подачу и вывод потоков жидкостей в щелевые каналы через соответствующие пары входных и выходных отверстий в каждой пластине, равномерное распределение потоков по ширине упомянутых каналов, турбулизацию потоков путем создания движения жидкости на поверхностях с регулярным рельефом вогнутостей и дополнительные вихревые структуры и пульсации, образующиеся по всему сечению потока в щелевых каналах, которые возникают в результате вибрации корпуса теплообменника.

Способ осуществляется в пластинчатом теплообменнике, содержащем, установленный между прижимными плитами пакет теплообменных пластин, выполненных с регулярным рельефом вогнутостей, с канавками, в которые уложены уплотнительные прокладки, с входным и выходным отверстиями на противоположных краях каждой пластины для взаимно чередующихся щелевых каналов с противоположными направлениями для движения их жидкостей и объединенных соответственно своими входными и выходными коллекторами, соединенными с подающими и выходными трубопроводами через гибкие вставки, причем нижние торцы прижимных плит снабжены упругими элементами, соединенными с опорной плитой.

Пластинчатый теплообменник для использования исходной воды при охлаждении хладоагента ГТУ представлен на фиг. 1-4 (фиг. 1-общий вид, фиг. 2 - узел пакета теплообменных пластин 10, фиг. 3, 4 - разрезы теплообменника).

Пластинчатый теплообменник для использования исходной воды при охлаждении хладоагента ГТУ содержит, установленный между прижимными плитами 1 и 2 пакет теплообменных пластин прямоугольной формы 3, выполненных с регулярным рельефом вогнутостей 4, с канавками 5, в которые уложены уплотнительные прокладки, с входными 6, 7 и выходными 8, 9 отверстиями на противоположных краях каждой пластины 10 для взаимно чередующихся щелевых каналов 11 с противоположными направлениями для движения их жидкостей и объединенных соответственно своими входными 12, 13 и выходными 14, 15 коллекторами, соединенными с подающими 16, 17 и выходными 18, 19 трубопроводами через гибкие вставки 20, причем нижние торцы прижимных плит 1 и 2 снабжены упругими элементами 21, соединенными с опорной плитой 22.

Перед началом эксплуатации, во время монтажа или капитального ремонта нижние торцы прижимных плит 1 и 2 снабжают упругими элементами 21, которые крепят к опорной плите 22 и устанавливают упругие вставки 20 между коллекторами 12, 13, 14, 15 и трубопроводами наружной 16, 17, 18, 19 таким образом, чтобы обеспечить создание вибрации корпуса теплообменника с заданной амплитудой и частотой во всем рабочем диапазоне нагрузок.

Теплообменник работает следующим образом. Каждая из двух жидкостей (например, вода и антифриз) поступает в теплообменник и выходит из него соответственно через подающими 16, 17 и обратные 18, 19 трубопроводы, гибкие вставки 20 и свои входные 12, 13 и выходные 14, 15 коллекторы. В теплообменнике жидкости противоточно проходят по своим рядам параллельных щелевых каналов 11, которые поочередно чередуются, а теплообмен между жидкостями осуществляется через пластины 10. Так как пластины 2 выполнены с регулярным рельефом четырехгранных пирамидальных вогнутостей 3, расположенных поперечными рядами 4 относительно осредненного направления движения жидкостей, соседние ряды вогнутостей смещены относительно друг друга по направлению упомянутых рядов, то потоки жидкостей по щелевым каналам 11 турбулизуются практически в каждой точке пластин. Кроме того, эффективность работы теплообменника значительно повышается за счет возникновения пульсации потоков жидкости в каналах 11, которая возникает за счет установки его корпуса на упругие элементы 21 и соединении его коллекторов 12, 13 и 14, 15 с подающими и обратными трубопроводами 16, 17 и 18, 19 через гибкие вставки 20. Такая конструкция опор и соединений теплообменника создает вибрацию его корпуса и пластин 10 за счет пульсаций потоков в трубах 16, 17, 18, 19 и передается от пластин 10 потокам жидкостей в каналах 11. При этом дополнительные вихревые структуры и пульсации, образующиеся по всему сечению потока в каналах 11, активизируют процесс теплоотдачи от ядра потока к поверхности пластин 10 за счет увеличения скорости пристенного слоя жидкости. Эти же процессы обеспечивают интенсивный унос механических примесей, присутствующих в жидкости и снижают скорость образования накипи и отложений механических примесей за счет уменьшения времени контакта частиц исходной воды с поверхностью пластин 10.

Предлагаемый способ и устройство, обеспечивающие, в том числе и снижение скорости образования накипи на теплообменных стенках, возможно использовать для охлаждения антифриза ГТУ ПТУ в летний период.

Известно, что в ряде существующих конструкций ГТУ для подготовки воздуха имеется комплексная воздухоочистительная установка (КВОУ), которая используется в период низких температур, в том числе и для подогрева воздуха в зимнее время до температуры более (6-7)°С во избежание образования наледи на лопатках компрессора. Подогрев воздуха осуществляется антифризом, который, в свою очередь, нагревается сетевой водой с начальной температурой (65-70)°С в пластинчатом теплообменнике.

В летний период подогрев воздуха в КВОУ не используется и наружный воздух с высокой температурой подается, минуя ее, непосредственно в компрессор ГТУ, в результате чего значительно снижается производительность компрессора и, соответственно, снижается мощность ГТУ (согласно данным эксплуатации ПТУ г. Курска мощность ГТУ в летний период снижается с 45 МВт до 37 МВт, т.е. на 17%). Невозможность использования КВОУ для подготовки воздуха в летний период обусловлена высокой температурой сетевой воды, которая не позволяет охлаждать антифриз и, соответственно, охладить воздух. В тоже время, существует возможность использования КВОУ в летний период для охлаждения воздуха при замене сетевой воды на воду с более низкой температурой. В системе водоснабжения ПГУ имеется исходная вода с постоянной начальной температурой (8-9)°С, химически неочищенная, имеющая высокую жесткость, поэтому ее использование для охлаждения антифриза возможно только при условии снижения скорости образования накипи на теплообменных поверхностях пластинчатого теплообменника для охлаждения антифриза. Использование исходной воды для охлаждения антифриза позволяет снизить температуру наружного воздуха, подаваемого в компрессор, на (10-12)°С и довести мощность ГТУ в летнее время до 41,5 МВт (т. е. снизить потерю мощности на (43%).

При этом, использование в зимнее время для нагрева антифриза сетевой водой предлагаемого пластинчатого теплообменника, обеспечивающего интенсификацию теплопередачи, позволяет снизить расход сетевой воды и таким образом также повысить эффективность ГТУ ПГУ.

Предлагаемый способ и устройство можно использовать, как в конструкциях изготавливаемых, так и действующих пластинчатых теплообменников. Частота и амплитуда пульсаций зависят от производительности теплообменника, скорости потоков теплообменивающихся сред, а также характеристик вставок 20 и упругих элементов 21, которые определяют опытным путем.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство позволяют использовать в летний период исходную воду с высокой жесткостью для охлаждения антифриза в пластинчатом теплообменнике КВАОУ ГТУ, интенсифицировать теплопередачу и снизить скорость образования накипи и отложений на его теплообменных поверхностях без серьезной переделки вышеупомянутого теплообменника за счет создания пульсаций и дополнительной турбулизации потоков жидкости в каналах 11, в результате чего повышается эффективность пластинчатого теплообменника и, в конечном итоге, обеспечивается значительное повышение мощности ГТУ.

1. Способ использования исходной воды при охлаждении хладоагента ГТУ, содержащий подачу и вывод потоков жидкостей в щелевые каналы через соответствующие пары входных и выходных отверстий в каждой пластине, равномерное распределение потоков по ширине упомянутых каналов, турбулизацию потоков путем создания движения жидкости на поверхностях с регулярным рельефом вогнутостей, отличающийся тем, в щелевых каналах создаются дополнительные вихревые структуры и пульсации, образующиеся по всему сечению потока, которые возникают в результате вибрации корпуса теплообменника.

2. Пластинчатый теплообменник по п. 1, содержащий установленный между прижимными плитами пакет теплообменных пластин, выполненных с регулярным рельефом вогнутостей, с канавками, в которые уложены уплотнительные прокладки, с входным и выходным отверстиями на противоположных краях каждой пластины для взаимно чередующихся щелевых каналов с противоположными направлениями для движения их жидкостей и объединенных соответственно своими входными и выходными коллекторами, отличающийся тем, что входные и выходные коллекторы соединены с подающими и выходными трубопроводами через гибкие вставки, а нижние торцы прижимных плит снабжены упругими элементами, соединенными с опорной плитой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике. Котел с инжекторными газовыми горелками включает корпус, в нижней части которого установлены вертикально инжекторные горелки, над которыми в верхней части расположены трубы с теплоносителем, коллектор для подачи газа в инжекторные горелки.

Предложены рифленые ребра, имеющие высокие рабочие характеристики передачи тепла и не вызывающие засорения даже в газообразной окружающей среде с присутствующими твердыми примесями, такими как пыль.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в теплопередающих устройствах, например в ядерных энергетических установках. Изобретение заключается в том, что в устройстве для повышения теплосъема на выпуклых теплоотдающих поверхностях, содержащем верхнее закручивающее устройство, размещенное относительно выпуклой поверхности с зазором δ, разделенным продольными ребрами на ряд каналов, число продольных ребер n, размещенных на выпуклой поверхности, выбирается из условия 0,1πdвп/δ≥n≥0, где δ - высота зазора, dвп - диаметр выпуклой теплоотдающей поверхности.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в теплопередающих устройствах, например в ядерных энергетических установках. Изобретение заключается в том, что в устройстве для повышения теплосъема на выпуклых теплоотдающих поверхностях, содержащем верхнее закручивающее устройство, размещенное относительно выпуклой поверхности с зазором δ, разделенным продольными ребрами на ряд каналов, число продольных ребер n, размещенных на выпуклой поверхности, выбирается из условия 0,1πdвп/δ≥n≥0, где δ - высота зазора, dвп - диаметр выпуклой теплоотдающей поверхности.

Изобретение относится к периодически действующему десублиматору для разделения продуктов из газовых смесей. Десублиматор содержит цилиндрический корпус для прохождения в его продольном направлении газовой смеси, стенку 10 корпуса и расположенные на ее внутренней стороне направленные внутрь пластины 7, 7', которые для десублимации продукта предназначены для охлаждения с помощью охлаждающего средства, направляемого через каналы 12 на стенке 10 корпуса, при этом в цилиндрическом корпусе расположен по меньшей мере один внутренний охлаждающий трубопровод, который пронизывает корпус в продольном направлении по всей его длине и который имеет несколько отдельных направленных наружу пластин 8, которые в окружном направлении охлаждающего трубопровода на расстоянии друг от друга распределены по периметру охлаждающего трубопровода, и которые закреплены на охлаждающем трубопроводе с ориентацией в продольном направлении корпуса, причем количество направленных внутрь и/или направленных наружу пластин 7, 7', 8 увеличивается от входного конца корпуса к его выходному концу, а высота Н1, Н2 пластин 7, 8 варьируется между соседними продольными участками L1-L6 с целью предотвращения образования газовых коридоров между свободными концами пластин 7, 8.

Теплообменный аппарат содержит корпус с патрубками подвода и отвода теплоносителей трубной и межтрубной полостей и пучок непрямых трубок. Погиб каждой трубки пучка имеет стохастический характер.

Изобретение относится к теплообменным устройствам и может быть использовано в энергетике и транспорте. Теплообменник содержит две концентрически расположенные трубы, в межтрубном пространстве которых, вблизи внешней поверхности внутренней трубы находятся пластины, согнутые в виде элементов трубы с чередующимися просечными отверстиями, расположенными друг за другом, причем отогнутые элементы просечной перфорированной поверхности в форме лепестков расположены под углом к направлению движущегося потока теплоносителя, таким образом, что происходит захват части движущегося потока теплоносителя и его перенаправление во внутреннюю зону между перфорированными просечными пластинами и внешней поверхностью внутренней трубы.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплопередающей трубе и крекинг-печи, содержащей такую теплопередающую трубу. Теплопередающая труба содержит закрученную перегородку, расположенную на внутренней стенке трубы, причем закрученная перегородка простирается спирально вдоль осевого направления теплопередающей трубы.

Изобретение относится к теплопередающей трубе и крекинг-печи с использованием теплопередающей трубы. Теплопередающая труба содержит закрученную перегородку, расположенную на внутренней стенке трубы, причем закрученная перегородка простирается спирально вдоль осевого направления теплопередающей трубы.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева и охлаждения газов и жидкостей в различных отраслях народного хозяйства. В самоочищающемся кожухотрубном теплообменнике, содержащем кожух, в котором размещен пучок труб, соединенных с трубными решетками, и патрубки ввода и вывода трубной среды, турбулизаторы, размещенные внутри каждой трубы соосно по всей ее длине и представляющие собой металлический прут или проволоку, к которым по всей длине на расстоянии Δ друг от друга прикреплены турбулизирующие элементы, турбулизирующие элементы выполнены в виде лепестков в форме пропеллера или скрутки проволоки, при этом концы прутьев или проволоки прикреплены к опорным стержням, вставленным в пазы между буртиками, прикрепленными к наружной поверхности трубных решеток.

Пластина (1) для пластинчатого теплообменника (12) для использования в системе (9) для концентрирования веществ в воде. Теплообменная зона (2) определяет множество первых каналов на первой поверхности пластины (1) и множество вторых каналов на второй поверхности пластины (1).

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплообменному оборудованию, и может быть использовано при воздушном охлаждении газов и жидкостей вне помещений без принудительной подачи охлаждающего воздуха.

Пластинчатый теплообменник высокого давления, содержащий корпус (2), который имеет оболочку (3), верхнюю крышку (4) и нижнюю крышку (5), которые соединяются для образования камеры (14), стопку (20) теплопередающих пластин, которая располагается внутри камеры (14), теплопередающие пластины имеют отверстия в виде сквозных полостей в теплопередающих пластинах, отверстия образуют пространство (24) в стопке (20) пластин, в котором протекает первая текучая среда (F1), причем элемент (50) усиления простирается через отверстия в теплопередающих пластинах и соединяется с каждой из крышек - с верхней крышкой (4) и нижней крышкой (5) для удерживания крышек (4, 5), когда пластинчатый теплообменник подвергается давлению со стороны любой из текучих сред - первой текучей среды (F1) и второй текучей среды (F2), которая протекает через пластинчатый теплообменник.

Теплопередающая пластина (10) кожухопластинчатого теплообменника (100), причем теплопередающая пластина (10) имеет тело (11) пластины, имеющее первую и вторую стороны (111, 112), противоположные по отношению друг к другу в направлении, перпендикулярном к телу (11) пластины; и выступ (12), отходящий от тела (11) пластины в направлении от первой стороны (111) ко второй стороне (112), проходящий вдоль участка (115S) периферии (115) тела (11) пластины и имеющий первый конец (121) и второй конец (122).

Панель теплообмена и уменьшения шума для газотурбинного двигателя, в частности, авиационного газотурбинного двигателя, содержит наружную поверхность (22), которая предназначена для обдувания воздушным потоком и начиная от которой выполнены пластинки (26) в заранее определенных первом и втором главных направлениях, при этом полости (20) образуют резонаторы Гельмгольца и соединены с первыми концами (30) воздушных каналов, вторые концы которых сообщаются с упомянутым воздушным потоком таким образом, что упомянутые каналы образуют сужения упомянутых резонаторов Гельмгольца, проходящих по существу в первом направлении, по меньшей мере одну масляную камеру (16), расположенную между упомянутой наружной поверхностью и упомянутой по меньшей мере одной полостью и предназначенную для удаления тепловой энергии, сообщаемой маслом, причем, упомянутые каналы по меньшей мере частично выполнены в упомянутых пластинках.

Изобретение относится к теплообменным устройствам для газовых сред и может быть использовано, в частности, для рекуперации теплоты вытяжного воздуха при вентиляции жилых и другого назначения помещений.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в пластинчатых теплообменниках. Изобретение заключается в том, что в теплообменнике (1), содержащем верхнюю пластину (2) и нижнюю пластину (3), а также множество структурированных пластин (4, 5), расположенных между верхней пластиной (2) и нижней пластиной (3), смежные структурированные пластины (4, 5) взаимодействуют друг с другом для образования каналов (10) для первичной текучей среды и каналов (11) для вторичной текучей среды между соседними структурированными пластинами (4, 5), при этом теплообменник (1) содержит по меньшей мере два набора структурированных пластин (14, 15).

Изобретение относится к устройствам для проведения теплообменных процессов между двумя средами через стенку и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Материалы, компоненты, узлы и способы в соответствии с раскрытием направлены на изготовление и применение листов материала для обеспечения каналов для охлаждения посредством потока газа.

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплообменному оборудованию, и может быть использовано при воздушном охлаждении газов и жидкостей вне помещений без принудительной подачи охлаждающего воздуха.

Устройство предназначено для гидротранспортировки нефти, масел, жидких продуктов нефтепереработки в нефтехимической промышленности. Устройство содержит спиральные витковые элементы, при этом по ходу движения жидкости витки выполнены в виде элементов с постепенно уменьшающейся площадью поперечного сечения и при одновременном увеличении шага витков в 2 раза через каждые 0,5 оборота, каждый спиральный элемент содержит 1,25…1,5 оборота при начальной длине шага для половины оборота, равной 0,35…0,5 от внутреннего диаметра трубопровода в зависимости от физико-химических свойств транспортируемой жидкости, витки в поперечном сечении выполнены в виде сочетания вогнутой и выпуклой поверхностей второго порядка с границей раздела между ними по ребру витков, обращенному к оси трубопровода, площадь поперечного сечения каждого витка составляет от 1/4 до 1/8 от площади круга, который описывается по крайним точкам наибольшей дуги поперечного сечения витка, витки выполнены с двухспиральным диаметрально противоположным расположением начальных заходов, через 1,25…1,5 оборота спиральные витки переходит в гладкую внутреннюю поверхность с длиной этого участка 0,35…0,5 от внутреннего диаметра трубопровода.
Наверх