Теплообменник

 

Использование: для выработки пара. Образовавшиеся в источнике греющ л среды продукты горения (ПГ) центробежной силой с высокой скоростью выбрасываются к периферийной части теплообменника, а перегородками 6 и барабаном из труб 5 перемещаются с высокой скоростью по объему между неподвижными трубами конвективной части (КЧ) 2. При этом ПГ имеют высокую степень турбулентности, вследствие чего возрастает коэффициент теплообмена на наружной поверхности КЧ 2. При ПГ полностью омывают всю поверхность КЧ 2. В результате этого происходит интенсивное охлаждение ПГ, которые затем выбрасываются в патрубок и далее удаляются. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 22 В 27/12

ГОСУДАР СТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4763889/06 (22) 04,12,89 (46) 07,07.92. Бюл. N 25 (71) Таджикский политехнический институт (72) А. А . Сулейманов, В. А. Стерлигов, M, M.

Султанов и P. Н, Скурник (53) 621.187.8(088.8) (56) Патент США N. 3690302, кл. F 22 В 5/00, опублик. 1972, Авторское свидетельство СССР

N .473892, кл. F 28 0 11/04, 1973, (54) ТЕПЛООБМЕННИК (57) Использование: для вырабо ки пара.

Образовавшиеся в источнике грек щгл сре. Ж, 1746112 А1 ды продукты горения (ПГ) центробежной силой с высокой скоростью выбрасываются к периферийной части теплообменника, а перегородками 6 и барабаном из труб 5 перемещаются с высокой скоростью по объему между неподвижными трубами конвективной части (КЧ) 2. При этом ПГ имеют высокую степень турбулентности, вследствие чего возрастает коэффициент теплообмена на наружной поверхности КЧ 2. При ПГ полностью омывают всю поверхность КЧ 2. В результате этого происходит интенсивное охлаждение ПГ, которые затем выбрасываются в патрубок и далее удаляются. 2 ил.

1746112

20

Изобретение относится к теплогенерирующим установкам, а именно к установкам . для e÷ðàoîòêè тепла, например, для нужд отоплен.: я и гогя- его водоснабжения.

Изве--ен;ра,ца.огцийся котел, содержаЩИй КИПЯтИЛЬНУЮ КаМЕРУ, ОгРаНИЧЕННУ О торцевыми стенками, снаружи камеры вблизи периферийной стенки топливосжигающее устройство, периферийная стенка камеры выполнена с гофрами, расположенными в окружном направлении (11.

Недостатком указанного котла является низкая эффективность, вызванная малым использованием тепла продуктов горения, образующихся при сжигании топлива. более близким техническим реше:: но м: i>л е теплообмец ник, содержагций корпус с размещенным внутри него враща ощимся барабаном, в трубных до-„ках которого укреплены трубы, подключенные к источнику нагреваемого теплоносителя. и установленные B центре барабана перфорированный патрубок подачи, à в корпусе — патрубок отвода охлаждаемого тепг:оносителя, в корпусе вокруг барабана установлены неподви>кно трубы, сообщенные с врагцающимися (2).

Недостатком данного теплообменника является неравномерность распределения нагреваемого теплоносителя по трубкам вращающегося барабана, так как обьединенн=. å общими коллекторами трубки расположены на разных радиусах. Кроме того, предвключение барабанных труб неподвижным трубам по нагреваемой среде снижает эффективность теплообменника,так как при сжигании топлива в трубах, расположенных в барабане (радиационной части), скорости теплоносителя более низкие в сравнении с неподвижно установленными трубами (конвективной части), а также ухудшаются условия горения топлива в радиационной части вследствие набегания факела пламени на более холодные трубные поверхности.

Цель изобретения — повышение тепловой эффективности теплообменника, Поставленная цель достигается тем, что теплообменник, содержащий корпус, снабженный размещенными по его периферии неподвижными теплообменными трубами, а в средней части — вращающимся барабанОМ, выполненным в виде пучка закрепленных в трубны досках теплообменных труб, и установленные по оси барабана источник греющей среды и перфорированный патрубок ее раздачи, причем пучок теплообменных труб барабана разделен установленной в полости одной иэ трубных досок кольцевой перегородкой на концентричную внутреннюю и внешнюю ступени, соединенные между собой и с неподвижными теплообменными трубами по нагреваемой среде, снабжен направляющими перегородками, установленными радиально между, трубами барабана и закрепленными на его трубных досках, при этом неподвижные трубы по нагоеваемой среде предвключены трубам внешней ступени барабана, а последние предвключены трубам внутренней ступени, а перфорированный патрубок плотно скреплен с источником греющей среды, На фи -. 1 представлен теплообменник, разрез Б-E на фиг, 2; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг, 1, Теплообменник содержит вращающуюся радиационную теплообменную поверхность 1, где раздается греющая среда, и неподвижную конвективную часть 2, источник греющей среды и перфорированный патрубок 3 ее раздачи. Внешняя поверхность конвективной части обмурована огнеупорным теплоизоляционным материалом

4. Радиационная часть теплообменника выполнена в виде барабана из пучка труб 5, разделенных направляющими перегородками 6, установленными радиально между трубами барабана и закрепленными на его трубных досках 7. Пучок теплообменных труб барабана объединен кольцевым коллектором 8 и коллекторами, разделяющими пучок труб на концентричные ступени, внутреннюю 9, граничащую через установленную в полости одной из трубных досок кольцевую перегородку 10, с внешней 11, и соединенные между собой трубами пучка по нагреваемой среде, В неш ня я кон центрична я ступень жест«о фиксируется с вращающимся переходом

12; Кольцевой коллектор жестко соединяется с патрубком подачи воздуха 13, Вращающийся переход и патрубок подачи воздуха зафиксированы с помощью подшипников

14. Вращающиеся узлы теплообменника соединены с неподвижной конвективной частью с помощью перехода с сальником 15 и уплотнений 16, Переход с сальником жестко соединен с переточным коленом 17, которое соединено с задней распределительной камерой 18 с жесткими перегородками. Неподвижная конвективная часть теплообменника выполнена в виде параллельных гладких или оребренных труб, предсгавляющих в объеме улитку 19 центробежного вентилятора, Концы труб неподвижно закреплены в монтажных досках улитки передней 20 и задней 21, которые с крышками 22 и 23, имеющими секционные перегородки, образуют переднюю распределительную камеру

24 и заднюю, В нижней части задней камеры установлен патрубок 25 подвода нагре1746112 ваемого теплоносителя в теплообменник.

Во внутренней концентричной ступени неподвижно закреплены направляющие лопасти.26 на зафиксированном в переходе с сальником патрубке 27 отвода нагретого теплоносителя. В нижней части теплообменника размещен патрубок 28 для отведения отработанной греющей среды.

Радиационная часть теплообменника приводится во вращение от привода 29. В верхней части теплообменника размещен взрывной клапан 30, Теплообменник работает следующим образом.

Через патрубок 25 подвода нагреваемого теплоносителя в нижнюю часть задней распределительной камеры 18 поступает нагреваемая среда. Затем она распределяется по трубам неподвижной конвективной части 2 улитки центробежного вентилятора, Далее нагреваемая среда попадает в переднюю распределительную камеру 24, в которой поток меняет свое направление и попадает в следующие ряды трубок, расположенные выше, и далее последовательно поступает в следующие ряды, поднимаясь в верхнюю часть улитки центробежного вентилятора, и попадает вновь в верхнюю часть задней распределительной камеры 18, Причем по мере движения потока нагреваемой среды из нижней части улитки 19 в верхнюю последовательно от ступени к ступени происходит увеличение скорости потока в трубках, так как по мере подъема потока происходит уменьшение количества трубок. через которые проходит среда. При этом постепенное возрастание скорости потока приводит к интенсификации теплообмена (осуществляется движение нагреваемой среды из области с меньшим температурным напором в область с постепенным возрастанием температурного напора), Из верхней части задней распределительной камеры 18 поток нагреваемой среды поступает в переточное колено 17, далее — e переход с сальником 15 и вращающийся переход 12, а затем поступает в кон центричную внешнюю ступень 11 барабана, где распределяется по пучку внешних труб этого барабана радиационной части 1 и перемещается по ним к кольцевому коллектору 8, а из него — во внутреннюю ступень 9. Далее поток нагреваемой среды направляется в патрубок 27.

Радиационная часть 1 приводится во вращение от привода 29. Через патрубок 13 подачи воздуха к источнику греющей среды и перфорированному патрубку 3 ее раздачи поступает воздух и топливо. Топливо, смешиваясь с воздухом, образует греющую сре5

55 ду, которая равномерно раздается по обьему перфорированного патрубка 3. сгорает в объеме радиационной части 1. В результате вращения радиационной части в ее внутренней части создается разряжение, способствующее эффективному горению топлива.

Радиационная часть 1 в результате вращения вокруг всего объема греющей среды эффективно воспринимает лучистое тепло.

Вращающийся барабан из пучка труб 5, снабженный направляющими перегородками 6, уменьшает теплонапряжен ность радиационной части, Пропуск части греющей среды через перегородочное пространство способствует выравниванию теплового напряжения rlo объему теплообменника и повышает его эффективность, Направляющие радиальные перегородки 6 являются также элементами, увеличивающими разряжение в радиационной части 1 и повышающими давление (скорость отработанной среды) продуктов сгорания на выходе из теплообменника.

После сгорания топлива образовавшиеся продукты горения центробежной силой с высокой скоростью выбрасываются к периферийной части теплообменника, В результате вращения радиационной части 1 при прохождении в межтрубном пространстве конвективной части 2 продукты горения имеют высокую степень турбулентности, вследствие чего возрастает коэффициент теплообмена на наружной поверхности конвективной части 2. При этом они полностью омывают всю поверхность конвективной части теплообменника, В результате такого течения греющая среда интенсивно охлаждается и затем выбрасывается в патрубок 28 и далее удаляется.

Изобретение повышает. компактность аппарата, снижает его металлоемкость, повышает КПД агрегата вследствие глубокого охлаждения греющей среды, снижает удельный расход топлива на выработку единицы тепла, Формула изобретения

Теплообменник, содержащий корпус, снабженный размещенными по его периферии неподвижными теплообменными трубами, а в средней части — вращающимся барабаном, выполненным в виде пучка закрепленных в трубных досках теплообменных труб, и установленные llo оси барабана источник греющей среды и перфорированный патрубок ее раздачи, причем пучок теплообменных труб барабана разделен установленной в полости одной из трубных досок кольцевой перегородкой на концентричные внутреннюю и внешнюю ступени, 1746112

Составитель Т.Неверова

Редактор M.Ñòðåëüíèêîâà Техред М.Моргентал Корректор А,Осауленко

Заказ 2382 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 соединенные между собой и с неподвижными теплообменными трубами по нагреваемой среде, отл ича ю щи и ся тем, что, с целью повышения тепловой эффективности, он снабжен направляющими перего- . 5 родками, установленными радиально между трубами барабана и закрепленными на его трубных досках, при этом неподвижные трубы по нагреваемой среде предвключены трубам внешней ступени барабана, последние предвключены трубам внутренней ступени, а перфорированный патрубок плотно скреплен с источником греющей среды,