RU2781598C1 - Heat exchanger - Google Patents
Heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2781598C1 RU2781598C1 RU2022105029A RU2022105029A RU2781598C1 RU 2781598 C1 RU2781598 C1 RU 2781598C1 RU 2022105029 A RU2022105029 A RU 2022105029A RU 2022105029 A RU2022105029 A RU 2022105029A RU 2781598 C1 RU2781598 C1 RU 2781598C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipes
- transverse
- longitudinal
- heat exchanger
- collector
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано при конструировании трубных систем сепараторов-пароперегревателей турбоустановок атомных электростанций, а также при проектировании воздушных теплообменников систем аварийного расхолаживания и пассивного отвода тепла реакторных установок.The invention relates to nuclear power engineering and can be used in the design of pipe systems of separators-superheaters of turbine plants of nuclear power plants, as well as in the design of air heat exchangers for emergency cooling systems and passive heat removal of reactor plants.
Уровень техникиState of the art
Известен теплообменник (аналог), содержащий вертикальный корпус с пучком трубчатых ширм, установленных вертикально вокруг центрального коллектора и изогнутых в поперечном сечении корпуса в одну сторону в направлении от центрального коллектора к корпусу с образованием межширмовых проемов, причем трубчатые ширмы выполнены из U-образных теплообменных труб с расположенными со стороны корпуса продольными участками труб, образующими с ним периферийные проемы, которые разделены горизонтальными перегородками на расположенные ярусами перепускные отсеки, закрытые со стороны соответствующего межширмового проема посредством вертикальной перегородки (RU 2341750 С1, МПК F28D 7/06, 20.12.2008).Known heat exchanger (analogue), containing a vertical body with a bundle of tubular screens installed vertically around the Central collector and bent in the cross section of the body in one direction in the direction from the Central collector to the body with the formation of mezhshirmoma openings, and the tubular screens are made of U-shaped heat exchange tubes with longitudinal sections of pipes located on the side of the body, forming peripheral openings with it, which are separated by horizontal partitions into bypass compartments located in tiers, closed from the side of the corresponding inter-shield opening by means of a vertical partition (RU 2341750 C1, IPC F28D 7/06, 12/20/2008).
Недостатками аналога являются повышенные габариты и металлоемкость теплообменника, обусловленные использованием в нем U-образных теплообменных труб, что усложняет транспортировку и монтаж теплообменника.The disadvantages of the analog are the increased dimensions and metal content of the heat exchanger, due to the use of U-shaped heat exchange tubes, which complicates the transportation and installation of the heat exchanger.
Наиболее близким к заявленному техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является теплообменник, содержащий вертикальный корпус с пучком трубчатых ширм, установленных вертикально вокруг центрального коллектора и изогнутых в поперечном сечении корпуса в одну сторону в направлении от центрального коллектора к корпусу с образованием межширмовых проемов, причем трубчатые ширмы выполнены с поперечными и продольными участками труб, последние из которых расположены поочередно со стороны корпуса и коллектора, при этом каждая ширма имеет продольные участки труб со стороны корпуса, которые образуют с последним периферийные проем, а продольные участки со стороны коллектора, наиболее близкие к нему, расположены относительно него с образованием технологических зазоров (Исследование условий работы воздушного теплообменника аварийного расхолаживания / A.M. Беседин, А.Ю. Смолин, А.С. Шамароков, С.Б. Кравец, А.С. Мирзалиев // Глобальная ядерная безопасность. Эксплуатация объектов атомной отрасли. 2017. №1(22). С. 68-77).Closest to the claimed technical solution in terms of technical essence and the achieved technical result is a heat exchanger containing a vertical housing with a bundle of tubular screens installed vertically around the central manifold and bent in the cross section of the housing in one direction in the direction from the central manifold to the housing with the formation of interscreen openings, moreover, the tubular screens are made with transverse and longitudinal sections of pipes, the latter of which are located alternately on the side of the body and the collector, while each screen has longitudinal sections of pipes on the side of the body, which form a peripheral opening with the latter, and the longitudinal sections on the side of the collector, the closest to it, located relative to it with the formation of technological gaps (Study of the operating conditions of the emergency cooling air heat exchanger / A.M. Besedin, A.Yu. Smolin, A.S. Shamarokov, S.B. Kravets, A.S. Mirzaliev // Global Nuclear Safety .ek operation of nuclear facilities. 2017. No. 1 (22). pp. 68-77).
Описанный теплообменник принят за прототип изобретения.The described heat exchanger is taken as a prototype of the invention.
Недостатком теплообменника, принятого за прототип изобретения, является наличие в нем указанных выше периферийных проемов и технологических зазоров, так как они (проемы и зазоры) образованы гладкими продольными участками труб, имеют поэтому незначительное гидравлическое сопротивление и пропускают через себя часть среды межтрубного пространства с повышенными скоростями. Это снижает расход среды и интенсивность теплообмена в зоне межтрубном пространстве с поперечным обтекании труб, снижает мощность теплообменника, принятого за прототип изобретения, увеличивает его габаритные размеры и массу.The disadvantage of the heat exchanger, adopted as a prototype of the invention, is the presence of the above peripheral openings and technological gaps, since they (openings and gaps) are formed by smooth longitudinal sections of pipes, therefore they have little hydraulic resistance and pass through themselves part of the annulus medium at high speeds. . This reduces the flow rate of the medium and the intensity of heat transfer in the area of the annular space with a transverse flow around the pipes, reduces the power of the heat exchanger, taken as a prototype of the invention, increases its overall dimensions and weight.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение является снижение расходов среды межтрубного пространства через указанные выше периферийные проемы и технологические зазоры, что приводит к повышению расхода и интенсификации теплообмена в межтрубном пространстве и обеспечивает увеличение мощности теплообменника при тех же габаритных размерах и уменьшение массы теплообменника, приходящуюся на единицу его мощности.The technical problem to be solved by the invention is to reduce the flow rate of the annulus medium through the above peripheral openings and technological gaps, which leads to an increase in consumption and intensification of heat transfer in the annular space and provides an increase in the heat exchanger power at the same overall dimensions and a decrease in the mass of the heat exchanger attributable to per unit of power.
Технический результат заявленного изобретения заключается в увеличении эффективности теплообмена за счет периферийных проемов и технологических зазоров, образованных гладкими продольными участками труб.The technical result of the claimed invention is to increase the efficiency of heat transfer due to peripheral openings and technological gaps formed by smooth longitudinal sections of pipes.
Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что предложен теплообменник, содержащий вертикальный корпус с пучком трубчатых ширм, установленных вертикально вокруг центрального коллектора и изогнутых в поперечном сечении корпуса в одну сторону в направлении от центрального коллектора к корпусу с образованием межширмовых проемов, причем трубчатые ширмы выполнены с поперечными и продольными участками труб, последние из которых расположены поочередно со стороны корпуса и коллектора, при этом каждая ширма имеет продольные участки труб со стороны корпуса, которые образуют с последним периферийные проемы, по меньшей мере, часть продольных участков труб, расположенных со стороны корпуса, образуют с последним периферийные проемы, а продольные участки со стороны коллектора, наиболее близкие к нему, расположены относительно него с образованием технологических зазоров, кроме того, каждый периферийный проем разделен поперечными перегородками на расположенные ярусами перепускные отсеки, закрытые со стороны соответствующего межширмового проема посредством продольной перегородки, при этом продольные участки труб, образующие с корпусом периферийные проемы и расположенные относительно коллектора с образованием технологических зазоров, выполнены с наружным поперечным оребрением.The technical result of the claimed invention is achieved in that a heat exchanger is proposed, containing a vertical housing with a bundle of tubular screens installed vertically around the central manifold and bent in the cross section of the housing in one direction in the direction from the central manifold to the housing with the formation of inter-shield openings, moreover, the tubular screens are made with transverse and longitudinal sections of pipes, the latter of which are located alternately on the side of the body and the collector, while each screen has longitudinal sections of pipes on the side of the body, which form peripheral openings with the latter, at least part of the longitudinal sections of pipes located on the side of the body, form peripheral openings with the latter, and the longitudinal sections on the side of the collector, closest to it, are located relative to it with the formation of technological gaps, in addition, each peripheral opening is divided by transverse partitions into tiered bypass from sections closed from the side of the corresponding interscreen opening by means of a longitudinal partition, while the longitudinal sections of the pipes, forming peripheral openings with the body and located relative to the collector with the formation of technological gaps, are made with external transverse ribs.
Кроме того, поперечные участки труб также могут быть выполнены с наружным поперечным оребрением.In addition, the transverse pipe sections can also be provided with external transverse fins.
Совокупность приведенных выше существенных признаков приводит к тому, что:The combination of the above essential features leads to the fact that:
интенсификация теплообмена в межтрубном пространстве обеспечивает увеличение мощности теплообменника при тех же габаритных размерах и уменьшение массы теплообменника, приходящуюся на единицу его мощности;intensification of heat transfer in the annular space provides an increase in the power of the heat exchanger with the same overall dimensions and a decrease in the mass of the heat exchanger per unit of its power;
выполнение поперечных участков труб с наружным поперечным оребрением еще больше увеличивает мощность теплообменника при тех же его габаритных размерах;the implementation of the transverse pipe sections with external transverse finning further increases the power of the heat exchanger with the same overall dimensions;
разделение каждого периферийного проема поперечными перегородками на расположенные ярусами перепускные отсеки, закрытые со стороны соответствующего межширмового проема продольной перегородкой, а также выполнение продольных участков труб, образующих с корпусом периферийные проемы и расположенных относительно коллектора образованием технологических зазоров, с наружным поперечным оребрением приводит к повышению гидравлического сопротивления периферийных проемов и технологических зазоров, что повышает расход среды и интенсифицирует.the division of each peripheral opening by transverse partitions into bypass compartments arranged in tiers, closed from the side of the corresponding inter-shield opening by a longitudinal partition, as well as the execution of longitudinal sections of pipes that form peripheral openings with the body and are located relative to the collector by the formation of technological gaps, with external transverse finning leads to an increase in hydraulic resistance peripheral openings and technological gaps, which increases the flow rate of the medium and intensifies.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The essence of the invention is illustrated by drawings, which show:
на фиг. 1 изображен общий вид теплообменника цифрами обозначены:in fig. 1 shows a general view of the heat exchanger, the numbers indicate:
1 - вертикальный корпус;1 - vertical body;
2 - трубчатые ширмы;2 - tubular screens;
3 - центральный коллектор;3 - central collector;
12 - технологические зазоры12 - technological gaps
15 - поперечная перегородка центрального коллектора15 - transverse partition of the central manifold
16 - раздающая верхняя камера коллектора16 - distributing upper chamber of the collector
17 - собирающая нижняя камера коллектора17 - collecting the lower chamber of the collector
18 - подводящий трубопровод18 - supply pipeline
19 - отводящий трубопровод19 - outlet pipeline
на фиг. 2 изображен - разрез А-А фиг. 1 цифрами обозначены:in fig. 2 shows a section A-A of Fig. 1 the numbers indicate:
4 - межширмовые проемы;4 - interscreen openings;
7 - продольные участки труб;7 - longitudinal sections of pipes;
8 - периферийные проемы;8 - peripheral openings;
12 - технологические зазоры12 - technological gaps
на фиг. 3 изображена наружная и внутренняя трубы ширмы цифрами обозначены:in fig. 3 shows the outer and inner tubes of the screen, the numbers indicate:
5 - поперечные участки труб;5 - transverse pipe sections;
6 - продольные участки труб6 - longitudinal sections of pipes
7 - продольные участки труб;7 - longitudinal sections of pipes;
13 - наружное поперечное оребрение13 - outer transverse finning
14 - наружное поперечное оребрение14 - outer transverse finning
20 - наружное поперечное оребрение поперечных участков труб20 - external transverse ribbing of transverse sections of pipes
на фиг. 4 - узел I с фиг. 2in fig. 4 - node I from FIG. 2
цифрами обозначены:the numbers are:
6 - продольные участки труб;6 - longitudinal sections of pipes;
8 - периферийные проемы;8 - peripheral openings;
11 - продольная перегородка11 - longitudinal partition
на фиг. 5 - узел II с фиг. 1 цифрами обозначены:in fig. 5 - node II from FIG. 1 the numbers indicate:
6 - продольные участки труб;6 - longitudinal sections of pipes;
9 - поперечные перегородки;9 - transverse partitions;
10 - перепускные отсеки;10 - bypass compartments;
13 - наружное поперечное оребрение13 - outer transverse finning
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Ниже приведен пример конкретного выполнения устройства, который не ограничивает варианты его исполнения.Below is an example of a specific implementation of the device, which does not limit the options for its execution.
Теплообменник содержит вертикальный корпус 1 с пучком трубчатых ширм 2, установленных вертикально вокруг центрального коллектора 3 и изогнутых в поперечном сечении корпуса 1 в одну сторону в направлении от центрального коллектора 3 к корпусу 1 с образованием межширмовых проемов 4.The heat exchanger contains a
Каждая трубчатая ширма 2 выполнена с поперечными участками 5 труб и продольными участками 6 и 7 труб. Продольные участки 6 и 7 труб расположены поочередно со стороны корпуса 1 и коллектора 3, соответственно, при этом каждая ширма имеет продольные участки труб 6 со стороны корпуса, которые образуют с последним периферийные проемы 8.Each
Каждый периферийный проем 8 разделен поперечными перегородками 9 на расположенные ярусами перепускные отсеки 10, закрытые со стороны соответствующего межширмового проема 4 посредством продольной перегородки 11.Each
Продольные участки 7 труб, расположенные со стороны коллектора 3, наиболее близкие к нему, установлены относительно него с образованием технологических зазоров 12.
Продольные участки 6 труб, образующие с корпусом 1 периферийные проемы 8, и продольные участки 7 труб, расположенные относительно коллектора 3 с образованием технологических зазоров 12, выполнены с наружным поперечным оребрением 13 и 14, соответственно.
Центральный коллектор 3 разделен поперечной перегородкой 15 на раздающую верхнюю камеру 16 и собирающую нижнюю камеру 17. Раздающая верхняя камера 16 подключена к входным концам труб ширм 2 и подсоединена к подводящему трубопроводу 18, а собирающая нижняя камера 17 подключена к выходным концам труб ширм 2 и к отводящему трубопроводу 19.The
Поперечные участки 5 труб выполнены с наружным поперечным оребрением 20.The
Полость корпуса 1 включена в тракт среды межтрубного пространства, которая омывает пучок трубчатых ширм 2 в направлении снизу вверх.The
Теплообменник при использовании его в качестве пароперегревателя турбоустановки работает следующим образом.The heat exchanger when used as a superheater of the turbine works as follows.
Теплоноситель (греющий водяной пар) из трубопровода 18 поступает в раздающую камеру 16 коллектора 3, далее распределяется по теплообменным трубам ширм 2. При прохождении по теплообменным трубам ширм 2 теплоноситель конденсируется, отдавая тепло среде межтрубного пространства (нагреваемому пару). Конденсат собирается в нижней камере 17 коллектора 3 и затем выводится трубопроводом 19 из теплообменника.The coolant (heating water vapor) from the
В периферийных проемах 8 каждый из периферийных потоков нагреваемого пара после встречи с поперечной перегородкой 9 отбрасывается на оребренные продольные участки 6 труб, проходит между трубами 6, поднимается вверх и после перегородки 9, возвращается в периферийный проем 8, поднимается до перегородки 9 вышерасположенного яруса, которая опять отбрасывает периферийный поток пара на оребренные продольные участки 6 труб. В результате повышается гидравлическое сопротивление периферийных проемов 8, в которых поэтому расход пара снижается.In the
Расход нагреваемого пара через технологические зазоры 12 также снижается, так как продольные участки 7 труб выполнены с наружным поперечным оребрением 14, которое увеличивает гидравлическое сопротивление в этой зоне.The flow of heated steam through
Снижение расходов нагреваемого пара через периферийные проемы 8 и технологические зазоры 12 повышает расход среды и интенсифицирует теплообмен в межтрубном пространстве теплообменника.Reducing the consumption of heated steam through the
Использование такого теплообменника в качестве промежуточного пароперегревателя турбоустановки приводит к повышению температуры перегреваемого пара и, соответственно, к повышению экономичности турбоустановки.The use of such a heat exchanger as an intermediate superheater of a turbine plant leads to an increase in the temperature of the superheated steam and, accordingly, to an increase in the efficiency of the turbine plant.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2781598C1 true RU2781598C1 (en) | 2022-10-14 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3398720A (en) * | 1966-09-26 | 1968-08-27 | Combustion Eng | Once-through steam generator having a central manifold and tube bundles of spiral tube construction |
RU2018047C1 (en) * | 1989-09-05 | 1994-08-15 | Акционерное общество "Белгородский завод энергетического машиностроения" | Waste-heat boiler |
RU2341750C1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-12-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения" (ОАО "ВНИИАМ") | Heat exchanger |
RU2341751C1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-12-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения" (ОАО "ВНИИАМ") | Heat exchanger |
RU2387936C1 (en) * | 2009-03-24 | 2010-04-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения" (ОАО "ВНИИАМ") | Heat exchanger |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3398720A (en) * | 1966-09-26 | 1968-08-27 | Combustion Eng | Once-through steam generator having a central manifold and tube bundles of spiral tube construction |
RU2018047C1 (en) * | 1989-09-05 | 1994-08-15 | Акционерное общество "Белгородский завод энергетического машиностроения" | Waste-heat boiler |
RU2341750C1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-12-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения" (ОАО "ВНИИАМ") | Heat exchanger |
RU2341751C1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-12-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения" (ОАО "ВНИИАМ") | Heat exchanger |
RU2387936C1 (en) * | 2009-03-24 | 2010-04-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения" (ОАО "ВНИИАМ") | Heat exchanger |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3437077A (en) | Once-through vapor generator | |
CN110691953B (en) | Heat exchanger for a molten salt steam generator in a concentrated solar power plant | |
US4219077A (en) | Multitubular heat exchanger used in a power plant | |
US2756028A (en) | Heat exchange apparatus | |
US3545412A (en) | Molten salt operated generator-superheater using floating head design | |
US3398720A (en) | Once-through steam generator having a central manifold and tube bundles of spiral tube construction | |
RU2781598C1 (en) | Heat exchanger | |
US3116790A (en) | Tube heat exchanger | |
CN111197943B (en) | Intermediate medium heat exchanger with overheating device | |
US3153444A (en) | Heat exchanger | |
CN113035400A (en) | Passive high-efficient heat exchanger of sparse membrane formula containment | |
US3193002A (en) | Feed water heaters for steam turbine plant | |
US3354869A (en) | Heat exchangers | |
US4019871A (en) | Recombiner apparatus | |
RU201175U1 (en) | Air cooling heat exchanger | |
US3071119A (en) | Vapor generating unit | |
JPS5826519B2 (en) | Red-bellied woodpecker | |
EP2600092A1 (en) | Vertical heat exchanger | |
CN211452004U (en) | Separated two-phase heat exchanger with gas-liquid separator | |
RU2674816C1 (en) | Horizontal vapour-liquid heat exchanger | |
JPH0474601B2 (en) | ||
RU2341750C1 (en) | Heat exchanger | |
US3130713A (en) | Horizontal vapor generating unit | |
RU2775748C1 (en) | Steam turbo plant | |
JPS6151236B2 (en) |