Спиральный змеевик теплообменного аппарата

Спиральный змеевик теплообменного аппарата. Может быть использован в системах регенерации тепла турбоустановок тепловых и атомных электростанций, в частности, в конструкции подогревателя высокого давления (ПВД) коллекторного типа. Змеевик содержит две, навитые раздельно друг от друга спирали, каждая из которых выполнена с образованием концов труб для присоединения к входу и выходу коллекторов, при этом спирали соединены в единую конструкцию. Новый технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в упрощении технологии изготовления змеевика, увеличении эффективности теплообмена и повышении срока его службы.

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в системах регенерации тепла турбоустановок тепловых и атомных электростанций, в частности, в конструкции подогревателя высокого давления (ПВД) коллекторного типа, характеризующегося наличием цилиндрических коллекторов из толстостенных труб, объединяющих трубную систему из спиральных змеевиков.

Известен вертикальный коллекторный подогреватель высокого давления с поверхностью теплообмена из змеевиков в виде круглой двухплоскостной спирали, навитой из труб диаметра 32×4 мм. с образованием двух концов для присоединения к входу и выходу коллекторов (В.М.Марушкин, С.С.Иващенко, Б.Ф.Вакуленко «Подогреватели высокого давления турбоустановок ТЭС и АЭС», М. Энергоатомиздат, 1985 г., стр.16, 17, 18) [1]. При размещении известных змеевиков в подогревателе, внешне круглая форма спирали не позволяет максимально заполнить внутреннее пространство его корпуса.

Известен спиральный змеевик для подогревателя высокого давления, выполненный в виде «капли» (Проспект ГРУППА КОМПАНИЙ «КРАСНЫЙ КОТЕЛЬЩИК», 2005 г.) [2]. Известный змеевик содержит две, выполненные из труб - одноплоскостную и двухплоскостную круглые спирали, соединенные между собой в ряд с образованием двух концов труб для присоединения к входу и выходу коллекторов, в результате чего известный змеевик имеет один вход и один выход.

Двухспиральный змеевик посредством одной из круглых спиралей «капли» заполняет периферийное пространство корпуса подогревателя, посредством другой, ориентированный к оси корпуса - его центральную часть. Для наиболее компактного заполнения корпуса одна из спиралей змеевика - «капли» выполнена меньшего диаметра.

Таким образом, двухспиральный позволяет более рационально использовать внутреннее пространство корпуса подогревателя, притом, что наличие двух спиралей увеличивает поверхность теплообмена. Однако технология изготовления известного змеевика - «капли» представляет собой сложный трудоемкий процесс навивки двухспирального изделия с концами труб для присоединения к входу и выходу коллектора. При этом известный змеевик, как и односпиральный, имеет один вход и один выход, что снижает скорость циркуляции теплоносителя, снижая преимущества двухспиральной поверхности теплообмена.

В отличие от известного, заявленный змеевик содержит две, навитые раздельно друг от друга спирали, каждая из которых выполнена с образованием концов труб для присоединения к входу и выходу коллектора, в результате чего новый змеевик имеет два входа и два выхода. Элементы заявленного змеевика - собственно спирали и концы труб для присоединения к входу и выходу коллектора соединены в единую конструкцию, например, посредством, стяжек или хомутов.

В частном случае исполнения змеевика, между сопрягаемыми поверхностями собственно спиралей размещена крестовина. Стяжка для соединения собственно спиралей выполнена в виде С-образной скобы, а стяжка для соединения собственно спирали с концом труб для присоединения к входу и выходу коллекторов выполнена в виде S-образной скобы. Кроме того, для соединения элементов змеевика в единую конструкцию, они соединены посредством дополнительных стяжек, концы которых закреплены на пластине, размещенной в пространстве между собственно спиралями и одним из концов труб для присоединения к входу и выходу коллекторов.

Сборка элементов двухспирального змеевика посредством стяжек или хомутов проще, чем его навивка, тем более, что спирали в этой конструкции могут быть выполнены с одинаковым внутренним диаметром, что позволяет унифицировать оснастку для их изготовления. В результате при сохранении преимуществ известной конструкции, таких как компактное заполнение внутрикорпусного пространства и двухспиральная поверхность нагрева, заявленная конструкция проще в изготовлении. Собранная из элементов конструкция змеевика более ремонтопригодна, чем змеевик по прототипу, следовательно, имеет больший срок службы. Два входа и выхода к коллекторам, имеющиеся в новой конструкции, увеличивают скорость циркуляции теплоносителя и соответственно эффективность теплообмена.

Новый технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в упрощении технологии изготовления змеевика, увеличении эффективности теплообмена и повышении срока его службы.

Полезная модель иллюстрируется рисунками, где на фиг.1 изображен общий вид заявляемого змеевика; на фиг.2 - разрез А-А; на фиг.3 - разрез Б-Б; на фиг.4 - разрез В-В; на фиг.5 - разрез Г-Г; на фиг.6 - разрез Д-Д.

Змеевик содержит, выполненные из труб диаметра 22×3,5 мм. собственно спирали: круглую двухплоскостную спираль 1, концы которой 2 и 3 приварены к входу и выходу коллекторов 4 и 5, а также круглую двухплоскостную спираль 6 такого же внутреннего диаметра, как и спираль 1, концы которой 7 и 8 приварены к входу и выходу коллекторов 4 и 5. Возможность использовать в заявленной конструкции змеевика спиралей с одинаковым внутренним диаметром позволяют унифицировать оснастку для его изготовления.

Спирали 1 и 6 соединены между собой посредством стяжек 9, выполненных в виде С-образной скобы, охватывающей сопрягающиеся трубы соединяемых спиралей. При этом для большей жесткости конструкции змеевика, между наружными поверхностями сопрягающихся труб соединяемых спиралей размещена крестовина 10. Кроме того, спираль 1 соединена с концом 3 посредством стяжки 11 и с концами 7 и 8 -посредством стяжек 12, 13. При этом стяжка 11 выполнена в виде скобы, охватывающей, как минимум две трубы спирали 1 с одной стороны, и с как минимум, три трубы спирали со стороны противоположной с переходом под трубу конца 3. Стяжки 12 и 13 выполнены в виде S-образной скобы, охватывающей соединяемые трубы спирали 1 с переходом от трубы спирали на трубу концов 7 и 8.

Спирали 1 и 6 заявляемого змеевика дополнительно соединены между собой и концами труб 7 и 8 посредством стяжек 14, 15, 16, концы которых закреплены на пластине 17, размещенной в пространстве между спиралями 1, 6 и концами труб 7 и 8. При этом стяжки 14 и 16 выполнены в виде скобы, охватывающей трубу спирали 6 или конца 7, концы которой закреплены на пластине 17. Стяжка 15 выполнена в виде скобы, охватывающей, как минимум три трубы спирали 1 или 6, ее концы также закреплены на пластине 17. Крепление спиралей 1, 6 и концов 2, 3, 7, 8 к пластине 17 может быть осуществлено сваркой.

Как видно из приведенного примера, соединение собственно спиралей между собой и концами труб для присоединения к входу и выходу коллекторов осуществлено без сварки. То есть теплообменная поверхность заявляемого змеевика не имеет сварных швов, что положительно влияет на срок службы змеевика. Спиральные змеевики составляют поверхность теплообмена подогревателя (не показан). Змеевики каждой колонны своими концами 2, 3 и 7, 8 приварены к двум, примыкающим к ним коллекторам 4 и 5, один из которых подводит к ним воду, а другой отводит. Расположенные один над другим, змеевики образуют трубные колонны, которые размещены в корпусе подогревателя между колоннами спиралей.

Спиральный змеевик работает следующим образом. Греющий пар подают в корпус подогревателя, где он на поверхности теплообмена из змеевиков конденсируется, нагревая питательную воду, которая последовательно проходит раздающие коллекторы, концы труб 2 и 3, 7 и 8 и собирающие коллекторы. Конденсат собирается приспособленными для этого перегородками и отводится в нижнюю часть корпуса подогревателя.

В сравнении с известным, заявляемый спиральный змеевик проще в изготовлении; для подогревателя с внутренним диаметром 2600 мм. спирали змеевика могут быть изготовлены из трубы диаметром 22×3,5 мм с максимально массово изготавливаемой в России длиной 14000 мм. Новый змеевик имеет более эффективную поверхность теплообмена и повышенный срок службы.

1. Спиральный змеевик теплообменного аппарата, содержащий две круглые спирали, соединенные между собой с образованием концов труб для присоединения к входу и выходу коллекторов, отличающийся тем, что змеевик содержит две навитые раздельно друг от друга спирали, каждая из которых выполнена с образованием концов труб для присоединения к входу и выходу коллекторов, при этом спирали соединены в единую конструкцию.

2. Змеевик по п.1, отличающийся тем, что собственно спирали соединены между собой и концами труб для присоединения к входу и выходу коллекторов посредством стяжек или хомутов.

3. Змеевик по п.1, отличающийся тем, что между сопрягаемыми поверхностями собственно спиралей размещена крестовина.

4. Змеевик по п.1, отличающийся тем, что стяжка для соединения собственно спиралей выполнена в виде С-образной скобы.

5. Змеевик по п.1, отличающийся тем, что стяжка для соединения собственно спирали с концом труб для присоединения к входу и выходу коллекторов выполнена в виде S-образной скобы.

6. Змеевик по п.1, отличающийся тем, что в пространстве между собственно спиралями и одним из концов труб для присоединения к входу и выходу коллекторов размещена пластина, на которой закреплены концы стяжек для соединения спиралей.