Теплообменник

(5)5 Е 28 Е 1/24, Е ИСАНИ ЗОБ ТЕН ГОСУДАРСТВЕНЪЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Саратовский политехнический институт(56) Г. И, Левченко, И. Д, Лисейкин, А. М,Копелиович, Оребрение поверхности нагрева паровых котлов. М.: Энергоатомиздат,1986,с.168.Зоэ В. Н., Демб Э. П., Медведев В, А,Промышленное опробование конвективнцхповерхностей нагрева из чередующихсязмеевиков с продольным и поперечныморебрением /Комбинированные теплоэнергетические установки: Межвуз. научн. сб,Саратов, Сарат. политехн. ин-т, 1989, с. 6163 - прототип/.Авторское свидетельство СССРМ 846982, кл. Е 28 Е 1/24, 1978,Гидравлический расчет котельных агрегатов. /Нормативный метод/, /Под ред, В.А,Локшина и др. - М,; Энергия, 1978, с, 256. Изобретение относится к отельной технике и может быть использовано в качестве конвективных поверхностей нагрева котлоагрегатов, например, водяных экономайзе- ров Как показывает анализ отечественнои и зарубежной научно-технической и патентной литературы в настоящее время интенсивно ведется разработка оребренных поверхностей нагрева и их внедрение в качестве конвективных элементов различных теплообменных устройств, В частности, применение таких поверхностей в котлоагрегатах позволяет интенсифицировать теплообмен, существенно снизить расход металла, находящегося под давлением,.Ы 2 177696(57) Использование: в качестве конвективнцх поверхностей нагрева котлоагрегатов, водяных экономайзеров. Сущность изобретения; теплообменник содержит подводящий и отводящий. коллекторы, в которые параллельно включены четные и нечетные змеевиковые трубы, имеющие одинаковую длину и образующие шахматный пучок. Степень оребрения у четных и нечетных змеевиков различна, а внутренние диаметры труб змеевиков с различной степенью ореб- . рения выбраны в соответствии с заданным соотношением. 3 ил,уменьшить габариты, сократить затраты мощности на преодоление гидравлических и аэродинамических сопротивлений и, в конечном итоге, получить экономию затрат по энергетическому оборудованию в целом.Из множества оребренных теплообменников, используемых в котлоагрегатах, можно выделить. два основных типа - теплообменники из труб с продольным и с поперечным оребрением. Такие теплообменники описаны в книге "Оребренные поверхности нагрева паровых котлов"/ Г, И, Левченко, И, Д, Лисейкин, А. М. Копелиович и др. - М.: Энергоатомиздат. 1986, - 168 с.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Недостатком теплообменников из труб с продольным оребрением является малая степень оребрения, Повышение ее за счет увеличения высоты ребра приводит к увеличению продольных шагов труб в пучке, что, кроме снижения тепловой эффективности ребер, отрицательно сказывается на эффективности теплообменника в целом,В теплообменниках из труб с поперечными ребрами возможно получение более высокого коэффициента оребрения как за счет увеличения высоты ребер, так и за счет уменьшения шага между ребрами, В этом случае увеличение степени оребрения не ведет к снижению эффективности ребер, как в теплообменнике из труб с продольным оребрением. Но уменьшение шага между ребрами увеличивает вероятность их загрязнения, что существенно снижает. преимущества таких теплообменников.Примером теплообменника, сочетающего в той или иной мере преимущества теплообменников с продольным и поперечным оребрением может служить теплообменник, описанный в статье Зоз В. Н., Демб Э. П., Медведев В, А, Промышленное опробование кон вективных поверхностей нагрева из чередующихся змеевиков с продольным и поперечным оребрением /(Комбинированные теплоэнергетические установки: Межвуз. научн. сб, Сарат, политехн. ин-т, 1989. с, 61-63. выполненный по а, с. М 846982 /СССР/, который принимается в данном случае эа прототип. Этот теплообменник содержит подводящий и отводящий коллекторы, в которые параллельно включены четные и нечетные змеевики из труб, имеющих одинаковую длину, которые образуют шахматный пучок, причем степень оребрения у четных и нечетных змеевиков различна, Такой теплообменник меньше загрязняется наружными отложениями, компактен, удобен в эксплуатации, поскольку имеется возможность свободного выдвижения аварийных змеевиков в горизонтальном направлении при ремонтных работах. Однако ему присущ и существенный недостаток, Теплообменник обладает неравномерностью тепловосприятия параллельно включенных четных и нечетных змеевиков, имеющих различную степень оребрения /поверхность нагрева/ при равных внутренних проходных сечениях, т,е. при одинаковом расходе теплоносителя. Причиной тепловой разверки между змеевиками с различной степенью оребрения является их конструктивная нетождественность. Известно, что тепловые разверки в условиях эксплуатации теплообменника приводят к нежелательным температурным разверткам и напряжениям в его конструктивных элементах, снижению показателей надежности /4/.Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности путем уменьшения температурных разверок между четными и нечетными змеевиками теплообменника.Поставленная цель достигается тем, что в теплообменнике, содержащем подводящий и отводящий коллекторы, в которые параллельно включены четные и нечетные змеевики из труб, имеющих одинаковую длину и образующих шахматный пучок, причем степень оребрения у четных и нечетных змеевиков различна, а внутренние диаметры труб змеевиков с различной степенью оребрения выбраны в соответствии с соот- ношением д 0,50,97-ф 1,03, ; бг У 1 где о 1 и бг, у 1 и рг - соответственно внутренние диаметры труб и степень /коэффициент/ оребрения раэнотипных змеевиков.Отличительным признаком заявляемого технического решения от прототипа является соотношение внутренних диаметров труб змеевиков с различной степенью оребрения, Этот признак обусловливает соответствие предлагаемого технического решения критерию "новизна",В результате анализа известных решений авторами заявки не было обнаружено технического решения с указанным выше отличительным от прототипа признаком. В то же время использование указанного отличительного признака позволяет уменьшить температурные раэверки между чередующимися конструктивно нетождественными змеевиками в теплообменнике и таким образом повысить эксплуатационную надежность теплообменника в целом. Изложенное позволяет сделать вывод о том, что заявленное решение соответствует критерию "существенные отличия" как новая совокупность признаков. В реальных условиях эксплуатации предлагаемого теплообменника, в связи с различными проходными сечениями четных и нечетных змеевиков, расход теплоносителя в этих змеевиках так же различен. Это приводит /в соответствии с уравнением теплового баланса/ к увеличению приращения температуры в змеевиках с меньшим проходным сечением. Снизится температурная разверка между конструктивно нетождественными змеевиками.На фиг. 1 изображен предлагаемый теплообменник; на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 2,Как видно на фиг, 1 и на фиг. 2, предлагаемый теплообменник содержит подводящий 1 и отводящий 2 коллекторы, в которыепараллельно включены четные 3 с продольным оребрением и нечетные 4 с поперечныморебрением змеевики из труб, имеющих одинаковую длину и образующих шахматный 10пучок 5, причем степень оребрения учетныхи нечетных змеевиков различна, а внутренние диаметры труб змеевиков с различнойстепенью оребрения в соответствии с соотношением /1/, 15Доказательство существования максимального положительного эффекта в предлагаемом интервале изменения соотношениявнутренних диаметров конструктивно нетождественных змеевиков и отсутствие такого 20эффекта за пределами этого интервала данов приложении к описанию изобретения, Расчеты показали, что в предлагаемом теплообменнике температурную разверку можноснизить только выполнив различными проходные сечения конструктивно нетождественных змеевиков,Таким образом, предложенный теплообменник полностью сохраняет все конструктивные и теплотехнические преимущества прототипа, а также позволяет обеспечить повы.шение эксплуатационной надежности путем уменьшения температурныхразверок между змеевиками теплообменника. Выполнение проходных сечений четных и нечетных змеевиков в предложенномсоотношении возможно несколькими способами;- применением труб с различными внутренними диаметрами, при постоянных наружных /т,е. труб с разной толщиной стенки/;- применением труб с различными наружными диаметрами при постоянной толщине стенки труб. В рабочем состоянии поток греющего теплоносителя /например, дымовых газов/ будет омывать теплообменник в перпендикулярном к трубному пучку направлении. Нагреваемая среда /например, вода/ будет двигаться внутри труб конструктивно нетождественных четных 1 и нечетных 2 змеевиков, Выполнение внутренних диаметров труб четных змеевиков меньшими, чем у труб нечетных змеевиков, приводит соответственно к уменьшению расхода воды в четных змеевиках, т.е. к возрастанию в них приращения температуры воды. В результате этого происходит выравнивание температур воды на выходе из конструктивно нетождественных змеевиков 1 и 2, что, в свою очередь, приводит к снижению температурной разверки между змеевиками теплообменника.Формула изобретения Теплообменник, содержащий подводящий и отводящий коллекторы и плоские змеевиковые трубы одинаковой длины, расположенные в чередующемся порядке с образованием шахматного пучка, причем смежные змеевиковые трубы имеют различную степень оребрения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, внутренние диаметры смежных змеевиковых труб выполнены в соответствии с соотношением0,5 0.97 5 -1,03,сг Р 1 где о 1 - внутренний диаметр одной змеевиковой трубы ряда;р 1 - степень оребрения этой трубы ряда; бг - внутренний диаметр смежной змеевиковой трубы:а - степень оребрения смежной змеевиковой трубы,1776969 едектор Т, Шаго эводственно-иэдатвльский комбинат "Патент, г. Ужгород, ул, Гага каз 4114 ВНИИПИ Госуд оставительхред М.Моргентал Корректор Н. бучок Тираж Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/б