Теплообмінник

1. Теплообмінник у вигляді моноблока, 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 впритул одна до одної секцій, кожна з яких складається з двох стінок, об'єднаних двома горизонтально розташованими 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 секція зв'язана відводом з четвертою секцією, друга - з п'ятою секцією, а третя - з 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 біля другої передбачені розрізи стінок. 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 собою 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 не CM ю 5273 обхідної 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 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 впритул одна до одної секцій, кожна з яких складається з двох стінок, об'єднаних двома горизонтально розташованими 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 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 біля другої передбачені розрізи стінок. 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 - схема теплопередачі; на фіг. 4 - 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 впритул одна до одної (фіг. 1). Кожна з секцій 1 складається з двох стінок 6, об'єднаних двома вертикально розташованими колекторними камерами 3, з'єднаних між собою привареними до них теплообмінними трубами 2 (фіг. 2). Таким чином теплообмінні труби 2 розташовані вертикально. 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. 1). Найбільш раціональним є наявність у теплообмінника шести секцій, в якому перша 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 біля другої передбачені розрізи стінок.. Всі ознаки для запобігання температурних розширень забезпечують цілісність зварних з'єднань і відповідно герметичність моноблоку. Теплообмінник установлений на рамі 9. Описаний теплообмінник не може бути застосований у газотурбінних установках, частиною яких є агрегат ҐТК-1О 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. 4). 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 вертикально розташованим трубам 2 кожної секції і по відводам 7 проходить послідовно від однієї секції до іншої. При цьому з першої секції 1 відводом 7 повітря поступає в четверту секцію, з другої -в п'яту секцію, а з третьої в шосту секцію (фіг. 1 і 3). Одноразово у міжтрубний простір останньої секції 1 (по ходу повітря) поступають продукти згоряння газотурбінної установки, які послідовно проходять між трубами до першої секції. Таким 5273 чином середовище у міжтрубному просторі (димові гази) рухається протитечією по відношенню до середовища трубного простору (повітря від компресора). Продукти згоряння проходять, віддаючи температуру трубам і відповідно середовищам труб кожної секції, нагріваючи їх. При цьому найбільшу температуру мають останні секції. По мірі проходження продуктів згоряння їх температура зменшується і зменшується нагрівання повітряного середовища у трубах. Таким чином, повітря з теплообмінних труб 2 першої секції відводом 7 подається в більш 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. 3). З трьох останніх секцій 1 повітря, нагріте до температури 190°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 2,5 млн. нм 3 паливного газу на газотурбінній установці. Вихід нові і ря Вихід гноячого повітоя Димові гази гази h и 4|ІХІД ХОЛ. ^< повітря ихід гар. повітря Фіг. З TZ3 Фіг. 1 ж Фіг. 4 Фіг. 2 Комп'ютерна верстка М Клюкін 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