专利名称:给水加热器的制作方法本发明适用于给水加热器，特别是热电厂或核电厂所用的给水加热器。热电厂或核电厂常用的旧式给水加热器，在鼓筒中配置了一些中间管板，它们在垂直于鼓筒轴线的方向上交错布置，使蒸汽在鼓筒里以Z字形方式曲折迂回流动。美国专利第4，461，346号提出的就是这种给水加热器的一个例子。然而，这种加热器蒸汽侧压力损失大，其换热性能因此而大大降低。在上述这种旧式给水加热器中，由于在进入鼓筒的蒸汽流量中近一半的蒸汽贯穿流过在鼓筒内纵向排列的管束的前后区段，这就引起了较大的蒸汽压力损失，导致加热器内压力降低，在蒸汽进口正下方局部地区凝结水面下降，从而造成鼓筒下部集聚的凝结水水面的倾斜。结果，在凝结水面高的部位，加热管束可能浸泡在凝结水中，减少了加热面积。这可能成为使给水加热器性能降低的又一个因素。为消除这些导致加热器效能下降的因素，曾试过使蒸汽不以Z字形曲折流动，而是以并流形式，均匀地分配到管束的各个区段里去。但是，在这种并流式加热器里，由于惯性力的作用，加热用蒸汽在进入鼓筒后直接冲撞到蒸汽进口正下方的鼓筒底上，加大了压力损失，同时引起凝结水面的倾斜。因此，本项发明的一个目的就是提供一种能够减少在鼓筒中压力损失的给水加热器。本项发明的另一个目的则是提供一种能够减少鼓筒中凝结水水面倾斜程度的给水加热器。为此目的，本发明提出这样一种给水加热器，它由下列部分组成具有加热用蒸汽进口和冷凝水排放口的鼓筒，在鼓筒中沿纵向布置的许多换热管，以及为支撑换热管而设置的中间管板。每块中间管板的四周，至少有一部分被开出了缺口，以便蒸汽通过。在这种给水加热器中，若把鼓筒内部横截面积扣除管束和凝结水所占部分后所得的净面积值记为A3，把鼓筒内部横截面积扣除中间管板和凝结水所占部分后所得的净面积值记为A4，它们的比值α，即A4/A3，应设置等于或大于0.24。图1为按本发明提出的一种给水加热器的横向剖视图;图2为图1所示给水加热器的纵向剖视图;
图3为应用本发明的另一种加热器的横向剖视图;
图4为一种人们熟知的给水加热器的纵向剖视图;
图5是人们熟知的给水加热器中Z字形曲折流动形式;
图6是人们熟知的给水加热器中平行流式流动示意图;
图7为图2中沿Ⅶ-Ⅶ的放大剖视图;
图8为图2中沿Ⅷ-Ⅷ的放大剖视图;
图9为说明温度、压力和给水流量之间的关系的温度变化曲线图;
图10为在这种给水加热器的蒸汽入口附近处的压力分布图，以及图11为说明这种给水加热器的蒸汽通径比和压力损失之间关系的图线。
参照附图，现对本发明优先考虑的实施方案，连同旧有技术一起，进行说明。
首先，参见图4，对一种人们熟知的给水加热器的实例进行讨论。在这种给水加热器中，给水通过给水进口接管2进入水室1，然后流经U形加热管5，从给水出口接管3流出。数量很多的U形加热管5构成了一个管束，通过管板4与水室1相通;它的其余部分，则由中间管板6、6′和固紧杆7支撑在加热器鼓筒9上。中间管板6，6′是这样布置的，它们交替地在垂直于鼓筒轴线的方向上错列配置，它们被设计成既能支撑管束又能导引蒸汽曲折迂回的流通。这样，在加热用蒸汽从汽轮机里抽引出来并经过进汽接管10进入这个加热器鼓筒后，就沿两个相反的方向流动，直至到达鼓筒两端的排汽口8和8′。在鼓筒中流动时，加热用蒸汽与管束中的管子5的表面接触，这样在加热用蒸汽和在管子里流动的给水之间就进行了热量的交换。热蒸汽这样就冷凝下来形成凝结水，聚集在加热器的底部，直至从疏水口14排放出去。
在按照上述方式制造的旧式给水加热器中，由于有近一半的进汽贯穿地流过沿鼓筒纵向排列的管束的各个区段，引起了较大的蒸汽压力损失，并使鼓筒底部聚集的凝结水面15倾斜。
和图4描述的加热器相同，图5所示的给水加热器，也有在径向交错排列的中间管板6和6′，使从进汽管10引入的加热用蒸汽在鼓筒内沿曲折的途径流动。这个给水加热器有一个防冲板11，为防止加热用蒸汽直接冲撞到加热管束5上。
图6是一个平行流式给水加热器的改良型结构图。
在图6中，加热用蒸汽以50到60米/秒的高速度从进汽接管10流进鼓筒。因为在管束的每一个区段16里需要耗用的蒸汽量是确定了的，所以进入鼓筒的蒸汽可以看作是立即在鼓筒的纵轴方向上分布开来并被管束的各个区段所吸收。但是根据对蒸汽流量的实测已经发现基本上所有的蒸汽17都首先流入正对进汽口的那些管束区段16，并且由于50～60米/秒的高速流动的惯性，蒸汽先是冲撞到鼓筒的底部，然后才分布到其他的区段去。这样的结果是使鼓筒中蒸汽的压损加大了，并且使在进汽口正下方的凝结水面被局部地压低，而在其余的地方却升高了，以致一部分加热管束被浸泡在凝结水里。
与图5所示的折流式加热器相比，图6的这种平行流式给水加热器鼓筒内的压力损失较低。但是这种加热器仍然存在着在进汽口正下方凝结水面被压低很多这样令人困扰的问题。
下面，结合图1和图2，就本发明优先考虑的实施方案作一详细的描述。
首先参见图1，按照本发明制成的给水加热器的鼓筒9内装有管束31，其特点是上部带有防冲板11，以防止热蒸汽在通过进汽口10进入鼓筒时对加热管的损坏。
鼓筒9还装有一个主排汽管20，它配置在管束的中心。流进管束的蒸汽，其未凝结的部分，从这个主排汽管20里集中排放出去。在主排汽管20上装有一个挡板21，以把蒸汽和未凝结气导向主排汽管。凭借以这种方式安排的主排汽管，能够把未凝结的气体或蒸汽完全排放出去，而不致停滞在管束中间，这样就可以使给水加热器的工作性能得到改善。中间管板6的外缘部分开有缺口22，它把加热蒸汽迅速地分配到加热管束纵向的各个区段里去，避免了压损的提高。本文稍后部分将解释“蒸汽通径比”这样一个参数，其数值，包括把中间管板外缘上的缺口22计算在内，要设置为24%以上(对这一实施方案的给水加热器，约大于30%)。
图2画出了数个中间管板，它们都设置在同一高度上，这就造成了一个平行流式的给水加热器。所有管束区段16上方的空间构成了蒸汽流路23。当着一部分蒸汽流入每个管束区段成为分布流24的时候，另外一部分蒸汽以管束边侧流25的形式供入各个区段，确保加热器在低压力损失的状态下工作运行。
图3为本发明的另一实施方案。为了使边侧蒸汽流通道更为可靠，管束31具有一个正方形的外形轮廓。依靠这种结构，蒸汽流路截面34就可以增加。
现在参照图7和图8来说明前面提到的蒸汽通径比这一参数。
加热器鼓筒内横截面积，扣除管束31和凝结水32所占的部分后，即图7中的面积30，记为参数A3，鼓筒内横截面积，扣除中间管板6和凝结水32所占部分后，即图8中的面积33，记为参数A4。根据实验测定，发现比例A4/A3，即蒸汽通径比α＝A4/A3，与压损变化有联系。这个试验所用的给水加热器蒸汽鼓筒的长度(L)是2200mm，鼓筒直径(D)是300mm，也就是鼓筒长度是其本身直径的7倍，此卡径比可取5到8。
图10给出了这个试验的结果。从图10可以看出，在进汽口正下方(曲线上箭头所示位置)压力升高，而在其它部分压力下降，形成了一个压力梯度。这结果说明了压力变化是受上述的通径比(α＝A4/A3影响的α值越小，压力的变化就越大;α值越大，压力的变化就越小。当着增加α的值的时候，即蒸汽流通截面积A4增加时，压损就能够减少。为了求得经济上合理的α数值，把压力损失和它的变化关系画在图11上。从图11可以看到，当α值大约为0.24或更大时，压损可以大为降低。因此，对一定的给水加热器的管束而言，在确定鼓筒直径时，为了把压损降低到足够的程度，应当考虑采用α＝0.24。
在热电厂或核电厂里常见的给水加热器中，鼓筒的长度与其直径的比值在5∶1到8∶1之间，它的蒸汽通径比是在0.10到0.17之间。对于这样的给水加热器，α＝0.24的标准是可以用来作为参照的。
在旧式给水加热器里，为了在鼓筒里尽可能多地布置加热管，从经济性出发常把管束的外缘轮廓组成一个园柱形，沿鼓筒的内表面安置。这就使管束外缘蒸汽流通截面减少了。再加之中间管板的设置，蒸汽流通截面进一步缩小，所以一般只有0.10到0.17(即10%到17%)。
因此，只要把蒸汽通径比设计为α＝0.24(24%)或更大一些，就可能得到一个压力损失较低的高效能给水加热器。
接着来进一步阐明本发明的优越性，为此参照图9-给水加热器温度线图。图中T1…给水入口处的温度;
T2…给水出口处的温度;
h1…给水入口处的焓值;
h2…给水出口处的焓值;
TS…饱和温度;
TS′…发生了压力损失以后对应的饱和温度;
GW…给水流量;
TD…TS和T2的温差;
TD′…TS′和T2的温差。
给水流入加热器时的温度为T1，流出时的温度为T2，流量为GW。蒸汽的温度维持在与鼓筒内饱和蒸汽压力对应的饱和温度TS上。但是由于压损的原因，这个温度在鼓筒内下降到TS′。上述给水加热器所需要的加热面积Scz(m2)可由下述等式确定Scz＝ (GW(h2-h1))/(Kcz·θm)式中 h2…对应于出水温度T2的焓值，(Kcal/kg);
h1…对应于给水进口温度T1的焓值，(Kcal/kg);
Kcz…总传热系数，(kcal/m2·h·℃);
θm…对数平均温差，(℃)对数平均温差由下式计算θm＝ ((TS′-T1))/(2.3Log〔(TS′-T1)/(TS′-T2)〕)一个给水加热器的换热能力正比于对数平均温差，也就是说，它所需要的换热面积是与对数平均温差成反比的。上式说明，随着加热器中饱和温度TS′的提高，对数平均温差θm也增加。而这个饱和温度是按照从汽轮机中抽出的蒸汽的压力减去压力损失后的饱和压力求得的，因此，降低加热器中的压力损失，就可以减少给水加热器所必需的加热面积。
把一个用于核电厂的α＝0.15的旧式给水加热器，和按本发明制成的一个α＝0.30的给水加热器的性能作比较，结果如下抽汽压力(kg/cm2，绝对)0.4给水流量(t/hr)2200给水进出口温度(℃)48.3/71.2旧式加热器的压损370mm水柱旧式加热器所需的换热面积1250m2按本发明制作的加热器的压损70mm水柱新式加热器所需的换热面积1100m2由上可以看出，当α为0.3时，加热面积(换热管表面积)可以减少12%。
从前面的说明人们可以理解，采用本发明就可以把给水加热器中加热用蒸汽的压损减少，并且防止进汽口下方凝结水面的跌落，从而可以防止各种继发的不利情况的出现。


本发明提供了一种给水加热器，它包括一个有加热用蒸汽进口、凝结水排放口和沿其轴向布置有许多传热管的鼓筒，以及为支撑这些传热管的中间管板。每块中间管板的四周，至少都有一部分被开出了缺口，以利加热用蒸汽通过其流动。如果把鼓筒内部横截面积扣除管束和凝结水所占部分后所得的面积记为A3，把鼓筒内部横截面积扣除中间管板和凝结水所占部分后所得的面积记为A4，其比值α(即A4/A3)应设置等于或大于0.24。