RU2358192C1

RU2358192C1 - Heat exchanger

Info

Publication number: RU2358192C1
Application number: RU2008107265/06A
Authority: RU
Inventors: Михаил Павлович Белоусов (RU); Михаил Павлович Белоусов; Карл Тевелевич Шлемензон (RU); Карл Тевелевич Шлемензон
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2009-06-10

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention relates to the field of power engineering and is to find application in heat exchanger apparatus of low and high pressure feed heating systems of steam turbines, heat exchanger apparatus of heat supply systems designed to provide for water reheating due to steam condensation on the heat exchange surface tubes. Proposed is a heat exchanger composed of a housing with a nipple for steam inlet and steam condensate outlet, a tubular system, a water distribution chamber with an inlet, a turn and an outlet compartments with heated water inlet and outlet nipples. Before the nipple for heated water inlet into the heat exchanger a device is installed that reduces the flux passage and is connected to the water chamber turn compartment via a duct equipped with a control valve (valve gate).

EFFECT: improvement of the heat exchanger operational cost-efficiency due to provision for heated water recirculation and increase of the rate of its flow through the heat exchange surface tubes; the tube inside contamination intensity reduction and increase of heated water temperature at the heat exchanger inlet and outlet.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в теплообменных аппаратах регенеративных систем низкого и высокого давления паровых турбин, в теплообменных аппаратах систем теплоснабжения, предназначенных для подогрева воды за счет конденсации пара на трубах поверхности теплообмена.The invention relates to the field of energy and can be used in heat exchangers of regenerative systems of low and high pressure steam turbines, in heat exchangers of heat supply systems designed to heat water by condensation of steam on the pipes of the heat exchange surface.

Известен подогреватель, включающий корпус с патрубками входа пара и выхода его конденсата, трубную систему, водяную распределительную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды (ПН-350-16-7-II. Отраслевой каталог «Теплообменное оборудование паротурбинных установок ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, 1989 г, часть I, стр.52).A well-known heater, comprising a housing with nozzles for steam inlet and outlet for its condensate, a pipe system, a water distribution chamber with nozzles for the inlet and outlet of heated water (PN-350-16-7-II. Industry catalog "Heat transfer equipment of steam turbine plants TSNIITEITAZHMASH, 1989, part I, p. 52).

Недостатком известного подогревателя является ограничение возможности увеличения расхода нагреваемой воды, а следовательно, и скорости ее в трубках поверхности теплообмена из-за недопустимости увеличения гидравлического сопротивления и возможности возникновения опасного эрозионного разрушения металла трубы поверхности теплообмена. Эти ограничения приводят к тому, что скорость воды в трубах принимается из условий номинального режима и оказывается ниже допустимой при максимальном режиме. При увеличении расхода нагреваемой воды ее начальная температура, как правило, сохраняется, что при неизменности величины поверхности теплообмена и давления греющего пара приводит к уменьшению температуры нагреваемой воды на выходе из теплообменника.A disadvantage of the known heater is the limitation of the possibility of increasing the consumption of heated water, and therefore its speed in the tubes of the heat exchange surface due to the inadmissibility of an increase in hydraulic resistance and the possibility of dangerous erosive destruction of the metal of the pipe of the heat exchange surface. These restrictions lead to the fact that the water velocity in the pipes is adopted from the conditions of the nominal mode and is below the permissible at maximum mode. With an increase in the flow rate of heated water, its initial temperature, as a rule, is maintained, which, if the value of the heat exchange surface and the pressure of the heating steam remains constant, leads to a decrease in the temperature of the heated water at the outlet of the heat exchanger.

Известен подогреватель, включающий корпус с патрубками входа пара и выхода его конденсата, трубную систему, водяную распределительную камеру с патрубками входа и выхода нагреваемой воды и перегородками, поворотную камеру с разделительной перегородкой (ПСВ-200-7-15. Отраслевой каталог.«Теплообменное оборудование паротурбинных установок» ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, 1989 г., часть II, стр.57).Known heater, comprising a housing with steam inlet and outlet condensate nozzles, a pipe system, a water distribution chamber with heated water inlet and outlet nozzles and partitions, a rotary chamber with a dividing partition (PSV-200-7-15. Industry catalog. "Heat transfer equipment steam turbine plants ”TSNIITEITYAZHMASH, 1989, part II, p. 57).

По совокупности признаков этот известный подогреватель является наиболее близким к заявляемому и принимается за прототип.By the totality of the features, this known heater is the closest to the claimed one and is taken as a prototype.

Недостатком известного подогревателя, принятого за прототип, является то обстоятельство, что при увеличении расхода нагреваемой воды за счет изменения количества и расположения перегородок в водяной камере и сохранении давления греющего пара и начальной температуры нагреваемой воды конечная температура понижается. Для сохранения температуры на выходе из подогревателя необходимо повысить давление греющего пара, что экономически невыгодно.A disadvantage of the known heater adopted for the prototype is the fact that with increasing consumption of heated water due to changes in the number and location of partitions in the water chamber and maintaining the pressure of the heating steam and the initial temperature of the heated water, the final temperature decreases. To maintain the temperature at the outlet of the heater, it is necessary to increase the heating steam pressure, which is economically disadvantageous.

Заявляемое решение позволяет повысить экономичность работы теплообменника за счет рециркуляции нагреваемой воды и повышения ее скорости в трубах поверхности теплообмена, уменьшения интенсивности загрязнения внутренней поверхности труб и увеличения температуры нагреваемой воды на входе и выходе из теплообменника.The claimed solution allows to increase the efficiency of the heat exchanger by recirculating the heated water and increasing its speed in the pipes of the heat exchange surface, reducing the intensity of contamination of the inner surface of the pipes and increasing the temperature of the heated water at the inlet and outlet of the heat exchanger.

Предложен теплообменник, включающий корпус с патрубком входа пара и выхода его конденсата, трубную систему, водяную распределительную камеру с входным, поворотным и выходным участками с патрубками входа и выхода нагреваемой воды, в котором перед патрубком входа нагреваемой воды в теплообменник установлено сужающее проходное сечение устройство, соединенное с поворотным участком водяной камеры трубопроводом с установленной на нем регулирующей арматурой (задвижкой).A heat exchanger is proposed, including a housing with a steam inlet and condensate outlet pipe, a pipe system, a water distribution chamber with inlet, swivel and outlet sections with heated water inlet and outlet pipes, in which a narrowing passage section is installed in front of the heated water inlet pipe to the heat exchanger, connected to the rotary section of the water chamber by a pipeline with control valves installed on it (gate valve).

Изобретение иллюстрируется чертежом, где изображен теплообменник, продольный разрез (общий вид).The invention is illustrated in the drawing, which shows a heat exchanger, a longitudinal section (General view).

Теплообменник включает корпус 1 с патрубком входа пара 2 и патрубком выхода его конденсата 3, трубную систему первого-второго хода 4 и третьего-четвертого хода 5 нагреваемой воды, входной 6, поворотный 7 и выходной 8 участки распределительной водяной камеры с патрубком входа нагреваемой воды 9 и патрубком выхода нагреваемой воды 10 из теплообменника. Перед патрубком входа нагреваемой воды в теплообменник 9 установлено устройство 11 (например сопло), сужающее для нагреваемой воды проходное сечение и увеличивающее в нем величину скорости воды. По закону Бернулли давление воды в устройстве меньше, чем до и после него. Устройство 11 соединено с поворотным участком 7 водяной камеры трубопроводом 12 с установленной на нем задвижкой 13.The heat exchanger includes a housing 1 with a steam inlet pipe 2 and its condensate outlet pipe 3, a pipe system of the first-second stroke 4 and the third-fourth stroke 5 of heated water, input 6, rotary 7 and output 8 sections of the distribution water chamber with a heated water inlet pipe 9 and a pipe outlet of the heated water 10 from the heat exchanger. In front of the inlet of the heated water inlet to the heat exchanger 9, a device 11 (for example, a nozzle) is installed, which narrows the flow cross section for the heated water and increases the water velocity in it. By Bernoulli’s law, the water pressure in the device is less than before and after it. The device 11 is connected to the rotary section 7 of the water chamber by a pipe 12 with a valve 13 installed on it.

Теплообменник работает следующим образом. Поток греющего пара поступает в корпус 1 через патрубок 2, где на трубах поверхности теплообмена первого-второго хода 4 и третьего-четвертого хода 5 конденсируется, нагревая воду. Конденсат греющего пара накапливается в нижней части корпуса и через патрубок 3 выводится из теплообменника. Уровень конденсата в корпусе поддерживается регулирующим клапаном, устанавливаемым на трубопроводе, подключенным к патрубку 3. Поток нагреваемой воды подводится к теплообменнику по трубопроводу и через сужающее устройство 11 и патрубок 9 поступает во входной 6 участок водяной камеры. Откуда направляется в трубы первого-второго хода 4, затем через поворотный 7 участок водяной камеры вода поступает в трубы третьего-четвертого хода 5, после которых нагретая вода поступает в выходной 8 участок водяной камеры и через патрубок 10 выходит из теплообменника. При движении нагреваемой воды через сужающее устройство 11 давление ее в нем уменьшается, затем в патрубке 9, где скорость воды уменьшается, давление ее частично восстанавливается (увеличивается, не достигая величины давления воды перед сужающим устройством). Из-за гидравлического сопротивления труб первого-второго хода 4 давление в поворотном 7 участке водяной камеры уменьшается по сравнению с давлением в патрубке 9. Сужающее устройство и уменьшение давления нагреваемой воды в нем рассчитываются таким образом, чтобы давление в устройстве было меньше давления в поворотном 7 участке водяной камеры. Тогда при открытии задвижки 13 часть воды, нагретой в трубах первого-второго хода 4, по трубопроводу 12 поступит в сужающее устройство 11, увеличивая после смешения температуру воды, поступающей во входной 6 участок водяной камеры и, в конечном счете, в трубы первого-второго хода 4. При этом увеличится температура на входе в трубы третьего-четвертого ходов 5, что приведет к увеличению температуры воды на выходе из теплообменника. Во избежание уменьшения расхода нагреваемой воды через патрубок 10 из-за рециркуляции нагреваемой воды по трубопроводу 12 расход ее в начальный момент должен быть увеличен. Наиболее экономично рассматриваемый теплообменник будет работать при увеличении расхода нагреваемой воды свыше номинального. При закрытой задвижке 13 на трубопроводе 12 увеличение расхода воды через подогреватель при неизменном давлении греющего пара снизит температуру воды на выходе. При достаточном «запасе» давления воды перед сужающим устройством 11 открытием задвижки 13 на трубопроводе 12, который может быть подсоединен к поворотному участку 7 или к выходному участку 8 водяной камеры, загрязнения внутренней поверхности труб за счет увеличения скорости воды можно уменьшить, а температуру нагреваемой воды на выходе из теплообменника можно увеличить.The heat exchanger operates as follows. The flow of heating steam enters the housing 1 through the pipe 2, where it condenses on the pipes of the heat exchange surface of the first or second stroke 4 and the third or fourth stroke 5, heating the water. The condensate of the heating steam accumulates in the lower part of the housing and through the pipe 3 is removed from the heat exchanger. The level of condensate in the housing is supported by a control valve installed on the pipeline connected to the pipe 3. The flow of heated water is supplied to the heat exchanger through the pipe and through the constriction device 11 and pipe 9 enters the inlet 6 of the water chamber. From where it is sent to the pipes of the first or second stroke 4, then through the rotary 7 section of the water chamber, water enters the pipes of the third or fourth stroke 5, after which the heated water enters the outlet 8 section of the water chamber and leaves the heat exchanger through the pipe 10. When the heated water moves through the constriction device 11, its pressure in it decreases, then in the pipe 9, where the water velocity decreases, its pressure is partially restored (increases, not reaching the value of the water pressure in front of the constriction device). Due to the hydraulic resistance of the pipes of the first or second stroke 4, the pressure in the rotary section 7 of the water chamber decreases compared to the pressure in the nozzle 9. The constriction device and the decrease in the pressure of the heated water in it are calculated so that the pressure in the device is less than the pressure in the rotary 7 section of the water chamber. Then, when the gate valve 13 is opened, part of the water heated in the pipes of the first or second stroke 4, through the pipe 12 will enter the narrowing device 11, increasing after mixing the temperature of the water entering the inlet section of the water chamber 6 and, ultimately, into the pipes of the first and second Stroke 4. At the same time, the temperature at the inlet to the pipes of the third or fourth strokes 5 will increase, which will lead to an increase in the temperature of the water at the outlet of the heat exchanger. In order to avoid a decrease in the consumption of heated water through the pipe 10 due to the recirculation of the heated water through the pipe 12, its consumption at the initial moment should be increased. The most economically considered heat exchanger will work when the consumption of heated water increases above the nominal. When the valve 13 is closed on the pipeline 12, an increase in the flow rate of water through the heater at a constant pressure of the heating steam will reduce the temperature of the outlet water. With a sufficient "margin" of water pressure in front of the constricting device 11, the opening of the valve 13 on the pipe 12, which can be connected to the rotary section 7 or to the outlet section 8 of the water chamber, the pollution of the inner surface of the pipes due to an increase in the speed of water can be reduced, and the temperature of the heated water at the outlet of the heat exchanger can be increased.

Claims

A heat exchanger comprising a housing with a steam inlet and condensate outlet pipe, a pipe system, a water distribution chamber with inlet, swivel and outlet sections with heated water inlet and outlet pipes, characterized in that a narrowing passage section is installed in front of the heated water inlet to the heat exchanger connected to the rotary section of the water chamber by a pipeline with control valves installed on it (gate valve).