RU2489642C1

RU2489642C1 - Heat exchanger

Info

Publication number: RU2489642C1
Application number: RU2011153097/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Шамароков; Леонид Михайлович Андреев; Владимир Иосифович Жингель; Евгений Николаевич Синицын
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2013-08-10
Also published as: RU2011153097A

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: heat exchanger comprises vertical screens arranged longitudinally in a cylindrical vessel and made of pipes connected to a distributing chamber, a relief chamber and a collecting chamber of a central header. Pipes of vertical screens are made in plan as bent in direction from the header to the vessel. The heat exchanger also comprises vertical suspensions of screens arranged in the cross section of the vessel in a circular row, and an upper support ring arranged above screens in alignment with the central header and hingedly joined with the upper sections of the suspensions. Under the screens in alignment with the central header there is a lower support ring installed with guides for lower sections of suspensions. Each guide is fixed on the lower support ring with the possibility of vertical and radial displacement of the lower section of the appropriate suspension relative to the lower support ring.

EFFECT: reduced amplitude of pipe vibration, which reduces pipe wear and increases heat exchanger resource.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано при проектировании воздушных теплообменников систем пассивного отвода тепла, а также при конструировании трубных систем сепараторов-пароперегревателей и подогревателей турбоустановок атомных электростанций.The invention relates to nuclear energy and can be used in the design of air heat exchangers for passive heat removal systems, as well as in the design of pipe systems of separators, superheaters and heaters of turbine plants of nuclear power plants.

Известен теплообменник, содержащий продольно размещенные в цилиндрическом корпусе трубчатые вертикальные ширмы, подключенные радиальными концами труб к соответствующим камерам центрального коллектора и выполненные в плане изогнутыми в направлении от коллектора к корпусу, причем в каждой ширме верхние и нижние участки связаны между собой, по меньшей мере, одним вертикальным устройством дистанционирования труб в ширме, а наружные трубы ширм соединены с опорно-кольцевыми горизонтальными балками (Разработка компактных теплообменных аппаратов. / Острецов И.Н. и др. // Энергомашиностроение. №5. 1989. С.31-34).A heat exchanger is known that comprises tubular vertical screens longitudinally arranged in a cylindrical body, connected by radial ends of the pipes to the respective chambers of the central manifold and curved in plan from the collector to the body, with at least upper and lower sections connected to each other in each screen one vertical device for spacing pipes in the screen, and the outer pipes of the screens are connected to supporting annular horizontal beams (Development of compact heat exchange paratov. / Ostretsov I.N. et al. // Power engineering. No. 5. 1989. S. 31-34).

Такое устройство теплообменника допустимо при использовании ширм относительно небольших длин (до 2-х метров) и веса. При использовании длинномерных ширм с большими весовыми нагрузками описанная система крепления и дистанционирования оказывается неспособной воспринять вес трубной системы.Such a heat exchanger device is acceptable when using screens of relatively small lengths (up to 2 meters) and weight. When using long screens with large weight loads, the described mounting and spacing system is unable to absorb the weight of the pipe system.

К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных технических решений (прототипом) является теплообменник, содержащий продольно размещенные в цилиндрическом корпусе вертикальные ширмы из труб, подключенных к соответствующим камерам центрального коллектора и выполненных в плане изогнутыми в направлении от коллектора к корпусу, а также вертикальные подвески ширм, расположенные в поперечном сечении корпуса кольцевым рядом, и верхнее опорное кольцо, расположенное над ширмами соосно с центральным коллектором и шарнирно соединенное с верхними участками подвесок (RU 2341749. 20.12.2008).The closest technical solution of the known technical solutions (prototype) to the present invention is a heat exchanger containing vertical screens longitudinally placed in a cylindrical housing from pipes connected to the respective chambers of the central manifold and curved in plan from the collector to the housing, as well as vertical suspensions screens located in the cross section of the casing with an annular row, and an upper support ring located above the screens coaxially with the central collector and pivotally connected to the upper sections of the suspensions (RU 2341749. 12.20.2008).

Такой теплообменник не может обеспечить вибрации в трубной системе в допустимых пределах, поэтому при работе может возникнуть износ труб, снижающий ресурс теплообменника.Such a heat exchanger cannot provide vibrations in the pipe system within acceptable limits, therefore, during operation, pipe wear may occur, which reduces the life of the heat exchanger.

Технической задачей изобретения является снижение амплитуды колебания труб, что снизит их износ и повысит ресурс теплообменника.An object of the invention is to reduce the amplitude of oscillation of the pipes, which will reduce their wear and increase the life of the heat exchanger.

Техническая задача изобретения решается в теплообменнике, содержащем продольно размещенные в цилиндрическом корпусе вертикальные ширмы из труб, подключенных к соответствующим камерам центрального коллектора и выполненных в плане изогнутыми в направлении от коллектора к корпусу, а также вертикальные подвески ширм, расположенные в поперечном сечении корпуса кольцевым рядом, и верхнее опорное кольцо, расположенное над ширмами соосно с центральным коллектором и шарнирно соединенное с верхними участками подвесок, причем под ширмами соосно с центральным коллектором расположено опорное нижнее кольцо с направляющими под нижние участки подвесок ширм, а каждая направляющая выполнена с возможностью вертикального и радиального перемещения нижнего участка соответствующей подвески относительно опорного нижнего кольца.The technical problem of the invention is solved in a heat exchanger containing vertical screens longitudinally arranged in a cylindrical housing made of pipes connected to the respective chambers of the central manifold and curved in plan from the collector to the housing, as well as vertical screen suspensions located in an annular cross section of the housing, and the upper support ring located above the screens coaxially with the central manifold and pivotally connected to the upper sections of the suspensions, and under the screens co but with the central manifold is situated lower support ring with guides for the bottom portions of suspensions of screens, and each guide is arranged to the vertical and radial movement of the lower portion with respect to the corresponding suspension support of the lower ring.

Кроме того, каждая направляющая может быть выполнена в виде вертикальной втулки с овальным поперечным сечением и ориентирована большой осью овала радиально по отношению к опорному нижнему кольцу.In addition, each guide can be made in the form of a vertical sleeve with an oval cross-section and is oriented by the large axis of the oval radially with respect to the supporting lower ring.

Опорное нижнее кольцо, расположенное под ширмами соосно с центральным коллектором, и снабженное направляющими под нижние участки подвесок ширм, а также выполнение каждой направляющей с возможностью вертикального и радиального перемещения нижнего участка соответствующей подвески относительно опорного нижнего кольца обеспечивает снижение амплитуды колебания труб, что снижает их износ и повышает ресурс теплообменника.The supporting lower ring, located under the screens coaxially with the central manifold, and provided with guides for the lower sections of the suspension of the screens, as well as the execution of each guide with the possibility of vertical and radial movement of the lower section of the corresponding suspension relative to the supporting lower ring, reduces the vibration amplitude of the pipes, which reduces their wear and increases the life of the heat exchanger.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид теплообменника; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 - узел Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.3.The invention is illustrated in the drawing, where figure 1 shows a General view of the heat exchanger; figure 2 is a section aa of figure 1; figure 3 - node B in figure 1; figure 4 - section bb in figure 3.

Теплообменник содержит продольно размещенные в цилиндрическом корпусе вертикальные ширмы из труб, подключенных к соответствующим камерам центрального коллектора и выполненных в плане изогнутыми в направлении от коллектора к корпусу, а также вертикальные подвески ширм, расположенные в поперечном сечении корпуса кольцевым рядом, и верхнее опорное кольцо, расположенное над ширмами соосно с центральным коллектором и шарнирно соединенное с верхними участками подвесок. Теплообменник содержит продольно размещенные в цилиндрическом корпусе 1 вертикальные ширмы 2 из труб, подключенных к раздающей камере 3, перепускной камере 4 и собирающей камере 5 центрального коллектора 6. Трубы вертикальных ширм 2 выполнены в плане изогнутыми в направлении от коллектора 6 к корпусу 1.The heat exchanger contains vertical screens longitudinally placed in a cylindrical housing made of pipes connected to the corresponding chambers of the central manifold and made curved in plan from the collector to the housing, as well as vertical screen suspensions located in the transverse section of the housing with an annular row and an upper support ring located above the screens coaxially with the central collector and pivotally connected to the upper sections of the suspensions. The heat exchanger contains vertical screens 2 longitudinally arranged in a cylindrical housing 1, made of pipes connected to the distribution chamber 3, the bypass chamber 4 and the collecting chamber 5 of the central manifold 6. The vertical screens 2 tubes are curved in the plan in the direction from the collector 6 to the housing 1.

Теплообменник содержит также вертикальные подвески 7 ширм 2, расположенные в поперечном сечении корпуса кольцевым рядом, и верхнее опорное кольцо 8, расположенное над ширмами 2 соосно с центральным коллектором 6 и шарнирно соединенное с верхними участками подвесок 7.The heat exchanger also contains vertical pendants 7 of the screen 2, located in an annular cross section of the housing, and an upper support ring 8 located above the screens 2 coaxially with the central manifold 6 and pivotally connected to the upper sections of the suspensions 7.

Под ширмами 2 соосно с центральным коллектором 6 расположено опорное нижнее кольцо 9 с направляющими 10 под нижние участки подвесок 7. Каждая направляющая 10 закреплена на опорном нижнем кольце 9 с возможностью вертикального и радиального перемещения нижнего участка соответствующей подвески 8 относительно опорного нижнего кольца 9.Under the screens 2, coaxially with the central collector 6, there is a support lower ring 9 with guides 10 under the lower sections of the suspensions 7. Each guide 10 is mounted on the support lower ring 9 with the possibility of vertical and radial movement of the lower section of the corresponding suspension 8 relative to the support lower ring 9.

Возможны разные варианты исполнения направляющих 10, в предпочтительном варианте каждая направляющая 10 выполнена в виде вертикальной втулки с овальным поперечным сечением и ориентирована большой осью 11 овала радиально по отношению к опорному нижнему кольцу 9.Different versions of the guides 10 are possible, in the preferred embodiment, each guide 10 is made in the form of a vertical sleeve with an oval cross-section and is oriented by the large axis 11 of the oval radially with respect to the supporting lower ring 9.

Верхнее опорное кольцо 8 посредством радиальных балок 12 скреплено: с коллектором 6 - жестко, а с корпусом 1 - с возможностью радиального перемещения.The upper support ring 8 by means of radial beams 12 is fastened: with the collector 6 - rigidly, and with the housing 1 - with the possibility of radial movement.

Нижнее опорное кольцо 9 посредством радиальных балок 13 скреплено: с коллектором 7 - с возможностью радиального перемещения, а с корпусом 1 - жестко.The lower support ring 9 is fastened by means of radial beams 13: with the collector 7 - with the possibility of radial movement, and with the housing 1 - rigidly.

В общем случае в зависимости от габаритов теплообменник может иметь еще один или два дополнительных кольцевых ряда подвесок 14, расположенных в поперечном сечении корпуса 1 ближе к центральному коллектору 6 (на чертеже условно показано два дополнительных кольцевых ряда подвесок 14). В этом случае в конструкцию теплообменника добавляются верхние опорные кольца 15, соединенные с верхними участками подвесок 14 аналогично соединению опорного верхнего кольца 8 с верхними участками подвесок 7. Верхние опорные кольца 15, как и верхнее опорное кольцо 8, посредством радиальных балок 12 скреплены: с коллектором 6 - жестко, а с корпусом 1 - с возможностью радиального перемещения.In general, depending on the dimensions, the heat exchanger may have one or two additional annular rows of suspensions 14 located in the cross section of the housing 1 closer to the central manifold 6 (two additional annular rows of suspensions 14 are conventionally shown in the drawing). In this case, the upper support rings 15 connected to the upper sections of the suspensions 14 are added to the design of the heat exchanger in the same way as the connection of the upper support rings 8 to the upper sections of the suspensions 7. The upper support rings 15, like the upper support ring 8, are fastened with radial beams 12: to the collector 6 - rigidly, and with the housing 1 - with the possibility of radial movement.

В качестве примера конкретной реализации предлагаемого технического решения можно показать его использование в системе пассивного отвода тепла от реакторной установки.As an example of a specific implementation of the proposed technical solution, it can be shown its use in a system of passive heat removal from a reactor installation.

В этом случае теплообменник выполняется с нижним коробом 16 и верхним коробом 17 подвода и отвода охлаждающего воздуха. Трубопроводы 18 и 19 служат для подвода пара и отвода конденсата этого пара, соответственно.In this case, the heat exchanger is performed with the lower duct 16 and the upper duct 17 for supplying and discharging cooling air. Pipelines 18 and 19 are used to supply steam and drain condensate of this steam, respectively.

При работе реакторной установки в режиме расхолаживания в раздающую камеру 3 центрального коллектора 6 по трубопроводу 18 подается пар, который затем в трубах ширм 2 конденсируется, отдавая тепло атмосферному воздуху, проходящему по межтрубному пространству теплообменника. Конденсат собирается в камере 5 коллектора 6 и затем удаляется из него по трубопроводу 19.When the reactor installation is in the cooling mode, steam is supplied through the pipe 18 to the distribution chamber 3 of the central manifold 6, which then condenses in the pipes of the screens 2, giving off heat to the atmospheric air passing through the annular space of the heat exchanger. The condensate is collected in the chamber 5 of the collector 6 and then removed from it through the pipe 19.

Claims

1. Теплообменник, содержащий продольно размещенные в цилиндрическом корпусе вертикальные ширмы из труб, подключенных к соответствующим камерам центрального коллектора и выполненных в плане изогнутыми в направлении от коллектора к корпусу, а также вертикальные подвески ширм, расположенные в поперечном сечении корпуса кольцевым рядом, и верхнее опорное кольцо, расположенное над ширмами соосно с центральным коллектором и шарнирно соединенное с верхними участками подвесок, отличающийся тем, что под ширмами соосно с центральным коллектором расположено опорное нижнее кольцо с направляющими под нижние участки подвесок ширм, причем каждая направляющая выполнена с возможностью вертикального и радиального перемещения нижнего участка соответствующей подвески относительно опорного нижнего кольца.1. A heat exchanger comprising vertical screens longitudinally placed in a cylindrical housing from pipes connected to the respective chambers of the central manifold and curved in plan from the collector to the housing, as well as vertical screen suspensions located in an annular cross section of the housing and an upper support a ring located above the screens coaxially with the central manifold and pivotally connected to the upper sections of the suspensions, characterized in that under the screens coaxially with the central collector m is disposed lower support ring with guides for the bottom portions of suspensions of screens, wherein each guide is arranged to the vertical and radial movement of the lower portion with respect to the corresponding suspension support of the lower ring.

2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что каждая направляющая выполнена в виде вертикальной втулки с овальным поперечным сечением и ориентирована большой осью овала радиально по отношению к опорному нижнему кольцу. 2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that each guide is made in the form of a vertical sleeve with an oval cross-section and is oriented by the large axis of the oval radially with respect to the supporting lower ring.