теплообменник

Формула изобретения

ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий корпус с осевым отверстием в торцевой стенке и коллектор с днищем и патрубками для теплоносителя, размещенный в корпусе соосно с отверстием, причем торцевая стенка корпуса в зоне осевого отверстия и днище коллектора имеют выпуклую форму и соединены между собой, отличающийся тем, что, с целью снижения металлоемкости, по меньшей мере один патрубок для теплоносителя размещен в днище коллектора, которое выполнено сферическим с кривизной, большей кривизны торцевой стенки корпуса в зоне осевого отверстия, и установлено в последнем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при проектировании теплообменного оборудования атомных электростанций.

Известен теплообменник, содержащий корпус и размещенный под ним коллектор с горизонтальной трубной доской и сферическим днищем, в котором выполнены патрубки подвода и отвода теплоносителя.

Недостатком такого теплообменника является пониженная эксплуатационная надежность, обусловленная горизонтальным расположением трубной доски, скоплением шлама на последней и дальнейшим коррозионным повреждением теплообменника. Другим недостатком такого теплообменника является повышенная металлоемкость из-за большой толщины трубной доски, которая резко возрастает с увеличением ее диаметра.

К изобретению наиболее близким техническим решением из известных является теплообменник, содержащий корпус и размещенный в нем вертикальный коллектор, в торцовой стенке первого из которых выполнено осевое отверстие, а коллектор установлен соосно относительно последнего и выполнен с днищем и патрубками подвода и отвода теплоносителя, причем торцовая стенка корпуса в зоне примыкания к отверстию и днище коллектора выполнены выпуклыми и скреплены между собой.

Недостатком такого теплообменника является повышенная металлоемкость. Этот недостаток обусловлен большой толщиной торцовой стенки корпуса из-за ослабления ее осевым отверстием под коллектор, а также использованием части боковой стенки коллектора для организации подвода и отвода теплоносителя, которая имеет существенный вес и расположена за пределами корпуса теплообменника.

Целью изобретения является снижение металлоемкости теплообменника.

В теплообменнике, содержащем корпус и размещенный в нем коллектор, в торцовой стенке первого из которых выполнено осевое отверстие, а коллектор установлен соосно относительно последнего и выполнен с днищем и патрубками для теплоносителя, причем торцовая стенка корпуса в зоне отверстия и днище коллектора выполнены выпуклыми и соединены между собой, поставленная цель достигается тем, что днище коллектора выполнено сферическим с кривизной, большей кривизны торцовой стенки корпуса в зоне отверстия, и установлено в последнем, а, по меньшей мере, один патрубок размещен в днище коллектора.

Выполнение днища коллектора сферическим с кривизной, большей кривизны торцовой стенки корпуса в зоне осевого отверстия, и размещение патрубков для теплоносителя в днище коллектора позволяет избавиться от части последнего, расположенной за пределами корпуса, и организовать подвод и (или) отвод теплоносителя через днище коллектора, что снижает металлоемкость этого коллектора, а значит и теплообменника.

Установка днища коллектора в осевом отверстии торцовой стенки корпуса закрывает это отверстие, делает эту стенку как бы без отверстия, что по условию прочности снижает требуемую толщину, а значит и металлоемкость этой стенки.

Таким образом, благодаря совокупности отличительных признаков у заявляемого теплообменника появляется новое свойство, ведущее к достижению нового положительного эффекта, заключающегося в снижении металлоемкости теплообменника, поэтому предлагаемое устройство соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен общий вид теплообменника; на фиг. 2 узел I на фиг. 1; на фиг. 3 вид на стрелке А на фиг. 1.

Теплообменник, в качестве которого используется парогенератор, содержит корпус 1 и размещенный в нем коллектор 2. В торцовой стенке 3 корпуса 1 выполнено осевое отверстие, в котором установлено днище 4 коллектора 2. Коллектор 2 установлен соосно относительно упомянутого отверстия в стенке 3 корпуса 1 и выполнен с патрубками 5 и 6 соответственно, подвода и отвода теплоносителя. Торцовая стенка 3 корпуса 1 и днище 4 коллектора 2 выполнены выпуклыми и скреплены между собой.

Днище 4 коллектора 2 выполнено сферическим с кривизной, большей кривизны эллиптической (или сферической) торцовой стенки 3 корпуса 1 в зоне осевого отверстия, т.е. днище 4 выполнено с радиусом R₁ сферы, который меньше радиуса R₂, который используется для построения эллипса (сферы) стенки 3 в зоне осевого отверстия, в котором установлено днище 4 коллектора 2.

Коллектор 2 разделен обечайкой 7 на входную и выходную камеры 8 и 9 соответственно, к которым подключены теплообменные трубы 10. Корпус имеет патрубки 11 и 12 подвода питательной воды и отвода пара соответственно. Днище 4 коллектора 2 снабжено лазом 13.

Теплообменник работает следующим образом.

Греющий теплоноситель последовательно проходит патрубок 5, обечайку 7 камеры 8, трубы 10, камеру 9 и патрубок 6. В трубах 10 теплоноситель охлаждается, отдавая свое тепло воде, кипящей в межтрубном пространстве корпуса 1. Подпитка парогенератора производится через патрубок 11, а отвода пара через патрубок 12.

В таком теплообменнике осевое отверстие в стенке 3 корпуса 1 закрыто днищем 4 коллектора 2 (можно считать, что это отверстия в собранном теплообменнике нет), поэтому стенка 3 корпуса 1 выполняется тонкостенной. Сферическая форма днища 4 коллектора 2 позволила разместить патрубки 5 и 6 в этом днище 4, что приводит к резкому сокращению длины коллектора 2, так как теперь нет необходимости выносить часть боковой стенки коллектора 2 за пределы корпуса 1 для закрепления на ней патрубков подвода и отвода теплоносителя.

Таким образом, в предлагаемом теплообменнике стенка 3 корпуса 1 выполнена тонкостенной, весь коллектор 2 размещен внутри корпуса 1 и имеет уменьшенный диаметр в верхней части, что снижает металлоемкость теплообменника.