Теплообмінник

1 Теплообмінник у вигляді моноблоку, який містить ідентичні послідовно з'єднані між собою теплообмінні секції з теплообмінними трубами та зв'язані з трубами колекторні камери з патрубками підводу і відводу трубного середовища, який відрізняється тим, що моноблок має парне число змонтованих одна на одну секцій, кожна з яких складається з двох стінок, об'єднаних колекторними камерами, з'єднаними між собою теплообмінними трубами, при цьому всі секції зв'язані між собою відводами в такій ПОСЛІДОВНОСТІ, яка забезпечує можливість подання вже нагрітого трубного середовища у зону з максимальною температурою міжтрубного середовища 2 Теплообмінник за п 1, який відрізняється тим, що він має шість секцій 3 Теплообмінник за п 2, який відрізняється тим, що перша верхня секція зв'язана відводом з четвертою секцією, друга - з п'ятою секцією, а третя 3 шостою секцією 4 Теплообмінник за п 1, який відрізняється тим, що відводи трубного середовища між секціями мають ЛІНЗОВІ температурні компенсатори 5 Теплообмінник за п 1, який відрізняється тим, що одна колекторна камера з обох сторін закріплена зі стінками жорстко, а друга закріплена зі стінками вільно 6 Теплообмінник за п 1, який відрізняється тим, що між теплообмінними трубами розташовані гребінки 7 Теплообмінник за п 1, який відрізняється тим, що кожна теплообмінна труба має вигин 8 Теплообмінник за п 1, який відрізняється тим, що він складається з двох моноблоків, змонтованих дзеркально один проти одного Корисна модель відноситься до галузі теплоенергетики, а саме до теплообмінників, призначених для підігрівання рідин, газів і їх сумішей, і може бути використана в будь-яких галузях промисловості, наприклад в регенераторах газотурбінних установок, які працюють на газовому паливі і входять до складу агрегатів для газоперекачування на компресорній станції магістрального газопроводу На компресорних станціях магістральних трубопроводів гази, що відходять із камери згоряння газотурбінних установок, скидають у атмосферу При цьому втрачається велика КІЛЬКІСТЬ паливного газу і забруднюється навколишнє середовище (див Лебедев-Цветков "Оборудование и рабочие процессы газотурбинных компрессорных станций» Л , Недра, 1966) Крім того, для роботи газотурбінної установки необхідно підігрівати повітря, в яке додають гази для їх згоряння Чим нижче температура повітря, яке нагнітають у камеру згоряння, тим більша витрата газу Відомий теплообмінник у вигляді моноблоку, який містить ідентичні послідовно з'єднані між со бою теплообмінні секції з теплообмінними трубами та зв'язані з трубами колекторні камери трубного середовища з патрубками підводу і відводу міжтрубного середовища Кожна з теплообмінних секцій являє собою теплообмінні труби, виконані у вигляді трубного пучка, вміщеного у корпус Трубні пучки всіх секцій закріплені у двох спільних трубних решітках і підключені до спільних колекторних камер, які примикають до трубних решіток За сукупністю ознак наведений теплообмінник найбільш близький до заявляемого і вибраний за прототип Відомий теплообмінник має низьку продуктивність, так як в ньому витрачається багато енергії на підогрів трубного середовища до необхідної температури Це пов'язано з тим, що міжтрубне середовище з високою температурою подають на секції з холодним трубним середовищем і тому міжтрубне середовище швидко охолоджується і при подальшому проходженні по трубах вже не може ефективно їх нагрівати Наслідком цього є низька температура середовища, яке подається CM 1П 5272 для подальшого використання. Тому описаний теплообмінник недостатньо ефективний і при використанні його як регенератор газотурбінних установок, в яких підігріте повітря з теплообмінника подають у камеру згоряння газотурбінної установки, він має недостатню ступінь регенерації тепла. Задачею корисної моделі є удосконалення теплообмінника, в якому шляхом зміни зв'язків між секціями забезпечують можливість подачі міжтрубного середовища спочатку на підігріті секції, а вже охолодженого - на холодні секції, чим забезпечується ефективна віддача тепла міжтрубного середовища трубному середовищу, що надає можливість використовувати його як регенеративний теплообмінник газотурбінних установок. Поставлена задача вирішується тим, що у теплообміннику у вигляді моноблоку, який містить ідентичні послідовно з'єднані між собою теплообмінні секції з теплообмінними трубами та зв'язані з трубами колекторні камери з патрубками підводу і відводу трубного середовища, згідно корисної моделі, моноблок має парне число змонтованих одна на одну секцій, кожна з яких складається з двох стінок, об'єднаних двома колекторними камерами, з'єднаними між собою теплообмінними трубами, при цьому всі секції зв'язані між собою відводами в такій послідовності, яка забезпечує можливість подання вже нагрітого трубного середовища у зону з максимальною температурою міжтрубного середовища. Найбільш ефективним є теплообмінник, який має шість секцій, де перша верхня секція зв'язана відводом з четвертою секцією, друга - з п'ятою секцією, а третя - з шостою секцією. Забезпечення можливості подачі міжтрубного середовища спочатку на підігріті секції, а вже охолодженого - на холодні секції шляхом з'єднання відповідних секцій за допомогою відводів, створюють умови для усунення втрат температури і повної віддачі тепла міжтрубного середовища трубному середовищу, що сприяє підвищенню ступеня регенерації тепла при використанні теплообмінника як регенератора у газотурбінних установках. Для компенсації теплового розширення відводи трубного середовища між секціями мають лінзові температурні компенсатори, між теплообмінними трубками розташовані гребінки, кожна теплообмінна труба має вигин, а одна колекторна камера з обох сторін закріплена зі стінками жорстко, а друга - закріплена зі стінками вільно. Всі ознаки для запобігання температурних розширень забезпечують цілісність зварних з'єднань і відповідно герметичність моноблоку. Теплообмінник складається з двох моноблоків, змонтованих дзеркально один проти одного. Суть винаходу пояснюється кресленням, де зображені: на Фіг.1 - загальний вигляд теплообмінника; на Фіг.2 - схематичне зображення секції; на Фіг.З - схематичне зображення підключення відводів у моноблоку; на Фіг.4 - схематичне зображення подачі міжтрубного і трубного середовищ; на Фіг.5 - схематичне зображення теплообмінника з двох моноблоків, змонтованих дзеркально один проти одного. Теплообмінник виконаний у вигляді моноблоку, який містить ідентичні послідовно з'єднані між собою теплообмінні секції 1, змонтовані одна на одну (Фіг.1). Кожна з секцій 1 складається з двох стінок 6, об'єднаних двома колекторними камерами 3, з'єднаних між собою привареними до них теплообмінними трубами 2 (Фіг.2). Таким чином теплообмінні труби 2 розташовані горизонтально. Колекторні камери 3 мають патрубки підводу 4 і відводу 5 трубного середовища. Всі секції 1 зв'язані між собою відводами 7 в такій послідовності, яка забезпечує можливість подання вже нагрітого трубного середовища у зону з максимальною температурою міжтрубного середовища (Фіг.З). Найбільш раціональним є наявність у теплообмінника шести секцій, в якому перша верхня секція зв'язана відводом з четвертою секцією, друга - з п'ятою секцією, а третя - з шостою секцією. Для компенсації теплового розширення відводи 5 трубного середовища між секціями мають лінзові компенсатори, між теплообмінними трубами 2 розташовані гребінки 8, кожна теплообмінна труба 2 має вигин (на кресленні не показаний), одна колекторна камера 3 трубного середовища з обох сторін закріплена зі стінками 6 жорстко, а друга - закріплена зі стінками 6 вільно. Всі ознаки для запобігання температурних розширень забезпечують цілісність зварних з'єднань і відповідно герметичність моноблоку. Теплообмінник установлений на рамі 9 та оснащений дифузором 10. Описаний теплообмінник не може бути застосований у газотурбінних установках, частиною яких є агрегат ГТ-750-6 НЗЛ, яким оснащені всі магістральні газопроводи України, Росії і Польщі, тому що на компресорних станціях магістральних трубопроводів названих країн гази, що відходять із камери згоряння газотурбінних установок виходять по двом вихлопним рукавам викиду. Тому теплообмінник складається з двох моноблоків, змонтованих дзеркально один проти одного (Фіг.5). При підключенні теплообмінника до газотурбінної установки він працює так. Через осьовий компресор (на креслені не показаний) через патрубок підводу 4 колекторної камери 3 у трубний простір теплообмінних труб 2 під тиском 4,5атм. поступає повітря для нагрівання. Повітря по горизонтально розташованим трубам 2 кожної секції і по відводам 7 проходить послідовно від однієї секції до іншої зверху до низу. При цьому з першої верхньої секції 1 відводом 7 повітря поступає в четверту секцію, з другої - в п'яту секцію, а з третьої - в шосту секцію (Фіг.З). Одноразово у міжтрубний простір нижньої секції 1 поступають продукти згоряння газотурбінної установки (на Фіг.4 - димові гази), які послідовно піднімаються між трубами догори до верхньої секції. Таким чином середовище у міжтрубному просторі (димові гази) рухається протитечією по відношенню до середовища трубного простору (повітря від компресора). Продукти згоряння проходять знизу догори, віддаючи температуру трубам і відповідно середовищам труб кожної секції, нагріваючи їх. При цьо 5272 му найбільшу температуру мають нижні секції. По мірі піднімання продуктів згоряння їх температура зменшується і зменшується нагрівання повітряного середовища у трубах. Таким чином, повітря з теплообмінних труб 2 першої верхньої секції відводом 7 подається в уже нагріту четверту секцію, тобто у зону, в якій температура продуктів згоряння ще має високу температуру, з другої - в п'яту секцію, а з третьої - в шосту секцію (Фіг.З). З трьох нижніх секцій 1 повітря, нагріте до те \Л. 6 мператури 195°С, подається у камеру згоряння газотурбінної установки, змішується з природним газом і запалюється. Охолодженні продукти згоряння видаляються через димові труби ( на креслені не показані). Завдяки ефекту регенерації коефіцієнт корисної дії газотурбінної установки збільшується на 34%, що дозволяє зекономити 1,8 млн. нм 3 паливного газу на газотурбінній установці. ' / Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг.З 5272 Димові гази CU Фіг. 4 Фіг. 5 Комп'ютерна верстка А Крулевский Підписне Тираж 37 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова 1, м Київ-42, 01601