174776. lajstromszámú szabadalom • Berendezés különböző közegek közötti hőcsere elvégézésre
3 174776 4 ez olyan hőcserélőkre, amelyek nagynyomású hőhordozó közegekkel működnek, minthogy ezeknél az alkatrészeket igen nagy szilárdsággal kell elkészíteni. Problémát okoz végül a nagyméretű hőcserélőknél az is, hogy az 1 méternél nagyobb átmérőjű hőcserélőkben a csőköteg keresztmetszete mentén a hőhordozó közeg áramlása meglehetősen egyenetlen, és így a hűtőfelületeken át időegység alatt átadható hőmennyiség, azaz a hőátadási tényező, a csövek külső palástja és a második hőhordozó közeg között jelentős mértékben csökken. Ezért a hűtőfelületeket még jobban növelni kell, ami természetesen a hőcserélő előállításának anyag- és munkaigényét növeli. A hőmérsékletkülönbség által létrejövő deformációk kiküszöbölésére a hőcserélőkben rendkívül sokféle megoldást alkalmaznak. Az egyik legismertebb megoldásnál a csőkötegeket alkotó csövek végei csőkötegfalban vannak rögzítve. A csőkötegfal az egyik oldalon mereven van a hőcserélő köpenyéhez rögzítve, és a csőkötegfal, valamint a fenék között a már ismertetett belépő, illetve kilépő kamrák vannak kialakítva. A másik oldalon levő csőkötegfal a csövek hőtágulásának kiegyenlítésére szabadon van a köpenyben elhelyezve, így ahhoz képest elmozdulhat. Az ilyen, úgynevezett úszófejek a csőköteg csöveiből kiáramló hőhordozó számára a csőkötegfalhoz tömítetten csatlakozó kamrával vannak ellátva. Ez a kamra a csőkötegfallal együtt mozdulhat el. A csőköteg tagjai között áramló második hőhordozó közeg a csőkötegfal és a köpeny között, az első hőhordozó közeget elvezető kamra körül áramlik. Az ilyen felépítésű kiegyenlítő szerkezettel ellátott hőcserélők jelentős hátránya az úszófej előállításának anyag- és munkaigényessége, valamint a rendszeres karbantartás és javítás szükségessége. A hőtágulási problémák megoldásának másik irányzata szerint a hőcserélő köpenyét, a csőkötegeket és a csőkötegfalakat azonos hőtágulási együtthatójú szerkezeti anyagokból készítik. így elkerülhetők a különböző alkatrészekben létrejövő különböző mértékű deformációk és az ezek hatására létrejövő veszélyes feszültségek. Ez a megoldás azonban igen bőséges anyagválasztékot feltételez, és meglehetősen költséges. Ilyen konstrukciót ismertet atomerőművekben történő alkalmazáshoz a „Wärmeenergetik” című folyóirat 1971. évi 38. száma. Az itt ismertetett hőcserélő hőátadó felületeit nagyszámú csőköteg alkotja. A csövek végei csőkötegfalakban vannak rögzítve. A csőkötegfalakhoz fenékrészek vannak erősítve, amelyek a csőkötegfalakkal együtt a hőhordozók belépő-, illetve kilépőkamráit alkotják. A hőhordozó közegeket ezekbe a kamrákba külön csöveken át vezetik, és a csövek a köpenyhez erősített járulékos csőkötegfalak segítségével vannak rögzítve. A csövek olyan hosszúra vannak tervezve, hogy rugalmas alakváltozásuk elegendő a csőköteg és a köpeny hőtágulásainak kiegyenlítésére. Maguk a csőkötegek a hőcserélő köpenyén belül tengelyirányban vannak elhelyezve, és közöttük csatornák vannak, amelyekben a második hőhordozó közeg áramlik. Az egyes csőkötegek fenékrészei között megfelelő tér van szabadon hagyva, amely lehetővé teszi a hőhordozó közegnek a csőköteg teljes keresztmetszetében történő egyenletes eloszlatását. Ezek a terek úgy vannak kialakítva, hogy a fenékrészek átmérője mindig kisebb, mint a csőköteg által alkotott hatszögbe írt kör átmérője. A fenti kialakítás következtében a hőhordozó közegek áramlásának egyenetlenségei csökkenthetők, ugyanakkor a csőkötegek széleinél elhelyezkedő csövek végeit hajlítottan kell kialakítani. A hőcserélő üzemeltetése során azonban a csövek között áramló hőhordozó, a megnövelt csőtávolságok és a csőkötegfalakat lezáró fenékrészeknek ütköző folyadék áramlásában kialakuló holt terek következtében nem veszi körül egyenletesen a csöveket, és ennek eredményeképpen a hőátadási felületek hatásfoka nem kielégítő. Ezen túlmenően a fenti hőcserélő előállítása meglehetősen bonyolult és munkaigényes, a csőkötegek nehézkes behelyezése és a peremeken levő csövek meghajlítása következtében. További következmény, hogy valamely sérült cső felderítése és megtalálása, valamint kicserélése a fenéklapok megsértése nélkül rendkívül nehéz, ami a berendezések karbantartását és javítását nagymértékben megnehezíti. Olyan csőköteges hőcserélő is ismert [lásd Kroll és Kämelmann „Dampfzwischenüberhitzung und deren Regelung in Grosskraftwerksblöcken”, Energie Verlag, (1970) 233. oldal], amely egymással párhuzamosan kapcsolt csöveket tartalmaz, ahol a csövek elosztókamrával vannak összekapcsolva. Az egyes csövek tulajdonképpen önálló csőköteges hőcserélők, amelyek köpenyrésszel és csőköteggel vannak ellátva. A csövek végeiknél csőkötegfalba vannak erősítve. A csőkötegfalak a köpenyhez kapcsolódnak. A csőkötegfalak egyik oldalon fenékrésszel vannak lezárva, és a fenékrészek a hőhordozó közeget bevezető csőcsonkkal vannak ellátva. A másik oldalon levő csőkötegfal mindenütt ugyancsak fedéllel van lezárva, és a fedélen a hőhordozó közeget elvezető csőcsonk van kialakítva. Az egyes csőkötegfalak és a fenékrészek által alkotott belépő- és kilépőkamrák biztosítják az első hőhordozó közeg bevezetését és kivezetését. A köpenyrészen, a csőkötegfalak közelében a második hőhordozó közeg bevezetésére szolgáló csőcsonkok vannak elhelyezve. Ezeken a csőcsonkokon át kerül a második hőhordozó a csőkötegek közötti térbe. A köpenyrész középen a csőköteggel együtt 180°-ra van meghajlítva, annak érdekében, hogy a köpeny és a csövek hőtágulása közötti különbséget ki lehessen egyenlíteni. Az első hőhordozó bevezetésére szolgáló csőcsonkok belépő gyűjtőkamrával, illetve kilépő gyűjtőkamrával vannak összekapcsolva. Ugyancsak belépő gyüjtőkamrával és kilépő gyűjtőkamrával vannak összekapcsolva a második hőhordozót a csőköteg közé vezető, a köpenyen elhelyezett csőcsonkok. A hőcserélő működése során az első hőhordozó belép a belépő gyűjtőkamrába, majd innen csővezetéken, illetve csővezetékeken át a bevezető csőcsonkokhoz és onnan a belépőkamrákhoz kerül. A belépőkamrákból áramlik a hőhordozó közeg a csövekbe. Ugyanekkor a második hőhordozó a 5 10 IS 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
