Теплопередающее устройство (его варианты)

(5) ТЕНТНО ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ЕЛЬСТВ н щ- са 21) 4900105/0622) 08.01.9148) 07,05.93. Бюл. Ъ 17(57) Использование:. в теплотехнике,ность изобретения: испаритель, конд Изобретение относится к теплообменной технике и мокнет быть использовано в различных. отраслях промышленности,Цель изобретения - интенсификация теплоотдачи на наружной поверхности труб и повцаение теплопередающей способности устройства.Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема теплопередающего устройства в обоих вариантах); на фиг,2 - кольцевая камера,Теплопередающее устройство содержит заполненные промежуточным теплоносителем испаритель 1, конденсатор 2 и охладитель 3 конденсата, выполненные в виде пучков гладких или ребристых труб 4, 5 и 6 соответственно. Верхние и нижние концы труб 4-6 в каждом пучке выведены в паровые 7(для испарителя) и 8 (для конденсатора) и жидкостные 9 (для испарителя), 10.Ы 2, 1814023 А тор и охладитель конденсата. выполнены в виде пучков труб. Они объединены паровыми и жидкостными коллекторами. Последние соединены между собойс образованием внутреннего циркуляционного контура, В зонах расположения коллекторов установлены кольцевые камеры, соединенные в каждой зоне между собой и с соответствующим коллектором с образованием внешнего циркуляционного контура, Камеры имеют отверстия для раздачи и сбора жидкости. По второму варианту устройство содержит три вспомогательных теплообменных элемента. Каждый из них заполнен индивидуальным промежуточным теплоносителем. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. для конденсатора), 11 и 12 (для охладителя конденсата), коллекторы. Успаритель 1, конденсатор 2, охладитель 3 конденсата через коллекторы 7-12 соединены между собой паропроводов 13, конденсатопроводами 14 и 15, трубопроводом 16, образуя внутренний циркуляционный контур с промежуточным теплоносителем.На конденсатопроводе 15 может быть установлен циркуляционный насос 17. Для заполнения внутреннего циркуляционного контура предусмотрен тракт (трубопровод) 18, Необходимые для работы внутреннего циркуляционного контура арматуры (вентили и т.д.) и приборы (манометры, указатели уровня и т.д.) не показаны.По первому варианту теплопередающего устройства на всех трубах 4 - 6 в зонах их коллекторов 7-12 установлены кольцевые3 4ависимые циркуляционные контуры; кажый из которых заполнен своим теплоносиелем, При этом теплоносители внешних контуров могут отличаться друг от друга и от теплоносителя внутреннего циркуляционного контура, На внешних циркуляционных контурах установлены циркуляционные насосы 40-42, а для восполнения утечек конденсата проложены трубопроводы 43 - 45 с запорными устройствами 46.На фиг.2 показано исполнение кольцевой камеры 19, расположенной у верхнего конца трубы 5 в пучке труб конденсатора 2 в зоне коллектора 8. В нижней стенке 47 камеры 19 выполнены отверстия 21 вокруг трубы 5, Камера выполнена, например, из пластмассы и посажена с натягом отогнутой (вниз или вверх) верхней стенкой 48 на трубу 5. Аналогично исполнены и расположены кольцевые камеры 19 у верхних концов всех труб 4, 5, 6 трубных пучков 1 - 3 в зоне их коллекторов 7, 8, 11, Кольцевые камеры 19 соединены между собой трубопроводами 22, а трубопроводами 23 и 38 они связаны с коллекторами 7, 8, 11 пучков 1-3 и с коллекторами 32 - 34 вспомогательных теплообменных элементов 26-28.Кольцевые камеры 20, расположенные у нижних концов труб 4, 5, 6 трубных пучков 1 - 3 в зоне коллекторов 9 - 12,имеют аналогичное исполнение, Отличие заключается в том, что отверстия 21 вокруг труб сделаны в верхней стенке камер, а посадка их на трубах осуществлена нижними стенками, Данное исполнение кольцевых камер 19 и 20 одинаково для обоих вариантов устройства.В рабочем состоянии устройства (после сварки, заполнения промежуточными теплоносителями и настройки) вспомогательные теплообменные элементы 26-28 и испаритель 1 помещают в поток греющего (охлаждаемого) теплоносителя, причем во входной части его (более нагретой) располагают теплообменный элемент 26, в средней части (менее нагретой) - испаритель 1 и в выходной части (охлажденной) - теплообменные элементы 27, 28. последние могут быть расположены также во входной и средней зонах, Конденсатор 2 и охладитель конденсата 3 помещают в поток холодного (нагреваемого) теплоносителя (например, воздуха); в выходной его зоне (после нагрева) могут быть размещены также теплообменные элементы 27, 28,Теплопередающее устройство (в общей части для обоих вариантов) работает следующим образом (см. Фиг,1), В испарителе 1 (в его трубах 4) промежуточный теплоноситель, отбирая тепло от греющего потока, испаряется; пар из испарителя через кол 181402 камеры 19 (сверху труб) и 20 (снизу труб), 3 Верхние камеры 19, располбжен Ме йавар- "д хних концах труб 4 - 6, выполнены с отвер- т стиями 21 в нижней стенке и соединены трубопроводами 22 между-собой (отдельно5 по каждому трубному пучку 1-3) и трубопроводами 23 с клапанами 24 соответственно с паровыми коллекторами 7 и 8 и конденсатным коллектором 11. Кольцевые камеры 19 на трубах охладителя конденсата 3 могут 10, быть присоединены вместо коллектора 11 кколлектору 8 или 7 (соединение на Фиг.1 показано пунктирной линией). Аналогично нижние камеры 20, расположенные на нижних концах труб 4-6 пучков 1 - 3, имеют от верстия 21 в своих верхних стенках и соединены трубопроводами 22 между собой (отдельно по каждомупучку) и трубопроводами 25"с клапанами 24 соответственно с жидкостнымиколлекторами 9, 10, 12. Вре зультате,подобнбго соединения йежду со-"бой йерейислеййых элементов образованы внешние циркуляционные кольца втепло- передающемустройстве, Количество внешних циркуляционных колец соответствует 25 числу-йучкбв труб 1 - 3, ибни по промежуточному теплоносителЮ связаны с внутренним циркуляционным контуром и между собой, образуя внешний циркуляционный контур.По второму варианту теплопередающее 30устройство, кроме названных выше элементов 1-25, содержит три вспомогательных теплообменных элемента 26 - 28 (по числу основных пучков труб), которые выполнены в виде пучков теплообменных труб 29 - 31 35 соответственно. Верхние концы теплообменных труб обьединены паровыми коллекторами 32 - 34, а их нижние концы между собой - коллекторами 35 - 37 соответственно, На трубах 4 испарителя 1, трубах 5 кон денсатора 2 и трубах 6 охладителя 3 конденсата в зонах их коллекторов 7-12 установлены кольцеобразные камеры 19 (у верхних концов труб) и 20 (у нижних концов труб)сотверстиями 21 в нижней стенке(для 45 верхних камер 19) и в верхней стенке (для " нижних камер 20). Верхние кольцеобразныекамеры 19 в каждой зоне соединены трубопроводами 22 между собой (отдельно по каждому пучку труб 1-3) и трубопроводами 38 с паровыми коллекторами 32 - 34(отдельно по каждому теплообменному элементу). Аналогично нижние камеры 20 соединены трубопроводами 22 между собой (по каждому пучку труб) и трубопроводами 39 с жидкостными 55 коллекторами 35 - 37 (по каждому теплообменному элементу), На трубопроводах 38 и 39 уСтановлены клапаны 24. В результате такого соединения между собой перечисленных элементов образованы внешние нелектор 7 по паропроводу 13 поступает в коллектор 8, далее в трубах 5 конденсатора 2 он конденсируется, отдавая тепло нагреваемому потоку. Из коллектора 10 конденсат по конденсатопроводу 14 стекает в коллектор 11, распределяется по трубам 6 охладителя 3, в котором отдает тепло нагреваемому потоку, при этом происходит дополнительное снижение температуры конденсата. Из охладителя 3 через коллектор 12 по конденсатопроводу 15 конденсат за счет естественной циркуляции(при необходимости с помощью насоса 17) поступает в коллектор 9, откуда распределяется по трубам 4 испарителя 1, в котором он повторно испаряется за счет тепла греющего потока. По трубопроводу 16 происходит стекание конденсата из коллектора 7 в коллектор 11.По первому варианту изобретения из внутреннего циркуляционного контура с основным промежуточным теплоносителем часть его через коллекторы 7, 8 и 11 поступает по трубопроводам 23 с клапанами 24 в верхние кольцевые кэь еры 19 в верхних частях труб 4, 5, 6 трубных пучков 1 - Ъ Из этих камер через отверстия 21 парообразный (или более нагретый жидкий) промежуточный теплоноситель попадает на наружные поверхности труб 4 - 6, вскипает на них (при определенных условиях), затем конденсируется и охлаждается на них при взаимодействии с греющим и нэгреваемым потоками, в результате чего интенсифицируется внешняя теплоотдача, После стекания снаружи по трубам 4 - 6. конденсат улавливается через отверстия 21 нижними камерами 20 и далее по трубопроводам 25 через клапаны 24 поступает в коллекторы 9 - 12, а из них распределяется по трубам 4 - 6 трубных пучков 1 - 3. Восполнение потерь теплоносителя осуществляется по трубопроводу 18.По второму варианту изобретения в работе теплопередэющего устройства одновременно участвуют внутренний циркуляционный контур с основным теплоносителем (его работа описана выше) и три внешних циркуляционных контуракаждый из которых заполнен отдельным теплоносителем,Во внешних циркуляционных контурах и роисходит циркуля ция двухфазных (или однофазных) промежуточных теплоносителей, интенсивность которой зависит от величины тепловой нагрузки (малая, средняя, большая), Промежуточные теплоносители (в виде жидкости. или парожидкостной смеси) в более обогреваемых трубах 29 - 31 вспомогательных теплообменных элементов 26-2850 лей, а также характер циркуляции в контурах зависят от величины теплового и тока от газов к поверхностям нагрева (основных пучков труб, вспомогательных теплообменных элементов),Формула изобретения 1, Теплопередающее устройство, содержащее заполненные промежуточным теплоносителем испаритель, конденсатор и охладитель конденсата, выполненныев виде пучков труб, верхние и нижние концы которых объединены паровыми и жидкостными коллекторами, соединенными между 5 10 15 20 25 30 35 40 45 движутся снизу вверх (каждый в своем контуре), при этом в верхних частях этих труб и в паровых коллекторах 32-34 образуется влажный насыщенный пар (с малой степенью сухости). Насыщенный пар(или кипящая жидкость) из коллекторов 32-34 по трубопроводам 38 поступает в верхние кольцеобрэзные камеры 19. откуда через отверстия 21 в их нижних стенках 47 стекает в виде капель, струек или пленки жидкости по наружным (менее обогреваемым) поверхностям труб 4-6 пучков 1 - 3 соответственно. Затем жидкость через аналогичные отверстия 21 в верхних стенках 48 нижних кольцеобразных камер 20 поступает внутрь этих камер, откуда.по трубопроводам 39 через клапаны 24 направляется в жидкостные коллекторы 35 - 37 соответственно, из которых распределяется по трубам 29 - 31 тепло- обменных элементов 26 - 28, В результате взаимодействия стекающего конденсата и греющего (для испарителя 1) или нагреваемого (для конденсатора 2 и охладителя конденсата 3) потоков на наружной поверхности труб 4-6 происходит ускорение передачи тепла в испарителе 1, конденсаторе 2 и охладителе конденсата 3.Во внешних циркуляционных контурах устройства может происходить кэк естественная (за счет разности плотностей), так и искусственная (за счет насосов или эжекторов 40-42) циркуляция промежуточных теплоносителей. Восполнение утечек промежуточных теплоносителей осуществляется по трактам 43 - 45,В обоих вариантах изобретения за счет ускорения теплоотдачи на наружной поверхности труб 4-6 улучшается перенос тепла от испарителя 1 к конденсатору 2 и охладителю 3 промежуточным теплоносителем по внутреннему циркуляционному контуру, В результате интенсификации всех составляющих теплообмена (как с наружной стороны труб 4 - 6 так и во внутреннем циркуляционном контуре) повышается теплопередаащая способность устройства, Вид и параметры промежуточных теплоносите1814023 4 7 19 Х 24 23 24 33 30 13 23 38 24 собой посредством паро- и конденсатопроводов с образованием внутреннего циркуляционного контура, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации теплоотдачи наружной поверхности труб и повышения теплопередающей способности, на всех трубах в зонах расположения коллекторов установлены кольцевые камеры, соединенные в каждой зоне между собой и с соответствующим коллектором посредством трубопроводов с клапанами с образованием внешнего циркуляционного контура, при этом камеры, расположенные у верхних концов труб, выполнены с отверстиями в нижней стенке, а камеры, расположенные у нижних концов, - с отверстиями в верхней стенке,2. Теплопередающее устройство, содержащее заполненные промежуточным теплоносителем испаритель, конденсатор и охладитель конденсата, выполненные в виде пучков труб, верхние и нижние концы которых обьединены паровыми и жидкостными коллекторами, соединенными между собой посредством пэро- и конденсатопроводов с образованием внутреннего циркуляционного контура, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации теплоотдачи на наружной поверхности труб и повышения теплопередающей способности 5 устройства, последнее содержит три вспомогательных теплообменных элемента, заполненных индивидуальными промежуточными теплоносителями и выполненных в виде пучков теплообменных труб, верхние и 10 нижние концы которых объединены паровыми и жидкостными коллекторами соответственно, при этом на трубах испарителя, конденсатора и охладителя в зонах их коллекторов установлены кольцеобраэные ка меры, соединенные в каждой зоне междусобой и с коллекторами вспомогательных теплообменных элементов с образованием внешних независимых циркуляционных контуров для каждого теплоносителя, при чем камеры, расположенные у верхних концов труб, выполнены с отверстиями в нижней стенке и подсоединены к паровым коллекторам, а камеры, расположенные у нижних концов труб, имеют отверстия в вер хней стенке и подсоединены к жидкостйымколлекторам., ул.Гагарина, 10 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж акаэ 1824 ВНИИПИ Госуд Составитель В.ДорофееТехред М.Моргентал Тираж . . Подписноевенного комитета по изобретенияМ и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-Зб, Раущская наб 4/5