Теплообменник

 

Использование: для утилизации тепла. Сущность изобретения: в корпусе с помощью трубной доски установлен пучок тепловых труб 5. Трубная доска выполнена в виде патрубков. Зазоры между ними заполнены термостойким материалом. Трубы установлены в патрубках с возможностью осевого перемещения. Трубы могут быть снабжены снаружи резьбой, а патрубки изнутри-ответной резьбой. В каждом патрубке у одного из концов установлена опорная перемычка. На них могут быть установлены, теплоизоляционные вставки. В камере холодной среды трубы могут быть снабжены дополнительными крепежыми элементами. 4 з.п. ф-лы, 8 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 28 D 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 4 V

Cd

М (л) ГОСУДАР СТВ ЕННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4877115/06 (22) 31.07.90 (46) 07.10.92. Бюл. К 37 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) М. К. Безродный, В. Ф. Мокляк, А. 3.

Каждан и А, М. Ермолов (56) 1. Заявка ФРГ N 3530645, кл. F 28 О

15/00, опубл., 1987, 2. Авторское свидетельство СССР

N 1746191, кл. F 28 D 15/02, 07.05,90.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для утилизации теплоты отходящих запыленных газов, нагрева различных жидких и газообразных сред.

Известны теплообменники для нагрева воздуха, содержащее нескольцо рядов единичных тепловых труб, находящихся в тепловом контакте с металлическими поперечными пластинами, при этом тепловые трубы соединены уравнительными каналами (1).

Недостатками теплообменника являются сложность компоновки и нарушения принципа автономности теплопередающих элементов, трудность эксплуатации в запыленных потоках, низкая технологичность изготовления трубной доски.

Наиболее близким техническим решением к изобретению выбранным за прото„„Я2„„1767323 А1 (54) ТЕПЛООБМЕННИК (57) Использование: для утилизации тепла.

Сущность изобретения: в корпусе с помощью трубной доски установлен пучок тепловых труб 5. Трубная доска выполнена в виде патрубков. Зазоры между ними заполнены термостойким материалом. Трубы установлены в патрубках с возможностью осевого перемещения, Трубы могут быть снабжены снаружи резьбой, а патрубки изнутри -ответной резьбой. B каждом патрубке у одного из концов установлена опорная перемычка. На них могут быть установлены теплоизоляционные вставки, В камере холодной среды трубы могут быть снабжены дополнительными крепежыми элементами.

4 з.п. ф-лы, 8 ил, тип, является теплообменник (2), Теплообменник содержит корпус, снабженный устройствами подачи горячей и холодной сред и установленный в нем с помощью трубной доски с образованием камер для указанных сред пучок тепловых труб, при этом трубная доска выполнена в виде охватывающих тепловые трубы патрубков, расположенных в пучке со взаимным касанием по образующим, зазоры между которыми герметизированы.

Недостатками прототипа являются сложность герметизации трубной решетки и низкая технологичность, отсутствие мер защиты от взрыва тепловых трубок в аварийной ситуации, Целью изобретения является повышение технологичности и исключение взрывоопасности, 1767323

Указанная цель достигается тем, что в теплообменнике, содержащем корпус, снабженный ус - ройствами подачи горячей и холодной сред и установленный в нем с помощью трубной доски с образованием камер для указанных сред пучок тепловых труб, при этом трубная доска выполнена в виде охватывающих тепловые трубы патрубков, расположенных в пучке со взаимным касанием по образующим, зазоры между которыми герметизйрованы, трубы установлены в патрубках с возможностью осевого перемещения, а зазоры между патрубками заполнены термостойким материалом, Кроме того, трубы снабжены оребрением в виде резьбы, а патрубки изнутри по всей длине снабжены ответной резьбой, в каждом патрубке у одного иэ концов установлена опорная кольцевая перемычка, при этом на опорных перемычках дополнительно установлены теплоизоляционные вставки. В камере холодной среды тепловые трубы снабжены дополнительным крепежым элементом, снабженным приводом их перемещения, соединенным с устройством подачи холодной среды.

На фиг, 1 изображен предлагаемый теплообменник, разрез; на фиг. 2 — узел I на фиг. "; на фиг, 3 — перегородка, вид в плане; на фиг. 4 — сечение А — А на фиг. 3; на фиг. 5 — сечение Б — Б на фиг, 3; на фиг. 6 — перегородка для монтажа полностью ореброенных тепловых труб, опирающихся нижними торцами на плоскость; на фиг. 7 — схема теплообменника с приводом; на фиг, 8— перегородка из патрубков с внутренней резьбой.

Теплообменник (фиг. 1) состоит из корпуса 1, разделенного перегородкой 2 на теплообменные каналы 3 и 4 для низко- и высокотемпературного потоков соответственно, В перегородке установлены тепловые трубы, имеющие участки 5 нагрева, опирающиеся нижними концами в центрирующие втулки 6, и участки 7 охлаждения.

Трубная перегородка выполнена из отдельных патрубков 8, имеющих кольцевые пере. мычки 9 и теплоизоляционные вставки 10 для обеспечения герметизации теплообменных зон.

Перегородка (фиг. 3 — 5), состоит из отдельных патрубков 8, обьединенных в единую жесткую систему путем заплавления просветов 11 между ними. Просветы могут быть заполнены другим материалом, например термостойким бетоном, а жесткость конструкции обеспечивается дополнительно точечной сваркой мест 12 сопряжения..

По периферии перегородки просветы закрываются, например, приваренными ко55 денсата стекает вниз, на участок нагрева, замыкая испарительно-конденсационный цикл. В теплообменнике, показанном на фиг. 7, работа протекает аналогичным образом, за исключением аварийного случая— прекращения подачи низкотемпературного сынками 13 и накладками 14. Нижняя ".асть перегородки защищена. слоем 15 огнеупорной теплоизоляции с отверстиями 16 для прохода гладких участков нагрева тепловых

5 труб.

На фиг. 6 представлен вариант устройства, имеющего перегородку из патрубков

8, позволяющих компоновать теплообменник из тепловых труб, оребренных как на их

10 участке 7 охлаждения, так и участке 5 нагрева. Межреберные пространства 17 тепловых труб в местах контакта с патрубками 18 заполнены слоем 19 теплоизоляции, обеспечивающей герметичное разделение теп15 лообменных каналов.

Теплообменник взрывобезопасной конструкции (фиг. 7) включает тепловые трубы, имеющие гладкие участки 5 нагрева и оребренные (могут быть и гладкие) участки 7 ох20 лаждения, разделенные перегородкой, состоящей из патрубков 8 с опорными кольцевыми перемычками 9 и теплоизоляционными вставками 10 на каналы 3 и 4 нагрева и охлаждения. Верхние концы тепловых

25 труб закреплены в элементе(планке) 20, который через шток 21, проходящий через уплотнительный узел 22, соединен с исполнительным механизмом 23, который, в свою очередь, через реле 24 взаимодейству30 ет с датчиком 25 прекращения подачи охлаждающей среды.

Перегородка (фиг. 8) из отдельных патрубков 8, имеющих внутреннюю резьбу 26 с шагом, равным шагу оребрения труб. Тепло35 вые трубы имеют оребрение 27 на участках

7 и 5 охлаждения и нагрева, Места сопряжения патрубков и пространства между ними свариваются, заплавляются или заполняются жидким термостойким раствором для об40 разования единой жесткой конструкции.

Монтаж тепловых труб осуществляется их ввинчиванием в патрубки перегородки на требуемую длину.

Работает теплообменник следующим

45 образом.

При подводе теплоты от высокотемературных газов, движущихся в канале 4 (фиг.

1, фиг. 4) к участкам 5 нагрева происходит испарение теплоносителя, находящегося

50 внутри тепловых труб, Образовавшийся пар поступает на участки 7 охлаждения, где конденсируется на стенках труб, отдавая теплоту фазового перехода низкотемпературному потоку, проходящему по каналу 3. Пленка кон1767323 потока (газа или жидкости) при непрерывном поступлении высокотемпературной среды. В этом случае сигнал от датчика 25, установленного на входе потока, фиксирующего момент прекращения подачи среды, поступает на исполнительный механизм 23 и через шток 21 и планку 20 осуществляется подъем тепловых труб до уровня перегородки. Участки нагрева не воспринимают теплоту, давление внутри тепловых труб снижается. Подача низкотемпературного потока в канале 3 приведет к срабатывания исполнительного механизма 23 и перемещению тепловых труб в обратном направлении. Теплоизоляционные вставки 10 обеспечивают плотный обжим тепловых труб и непроницаемость перегородки.

Предлагаемое устройство и его варианты выполнения характеризуется универсальностью применения благодаря оригинальной конструкции перегородки.

Такой теплообменник может быть изготовлен в любых условиях, так как не требует п римен ения специал ьных станков для изготовления перегородки, легко компенсируется на заданную мощность и ремонтируется, предельно упрощается очистка теплообменной поверхности от отложений. В ряде случаев заплавки пространства между патрубками не потребуется, так как они могут быть заполнены теплоизоляционной композицией одновременно с нанесением защитного слоя из жаростойкого материала.

Кроме того, нет необходимости в разработке специальных мер термокомпенсации, как в прототипе. теплообменник может работать в запыленных потоках, где проблематично применение традиционных рекуперативных подогревателей, Вариант теплообменника, представленного на фиг, 1, изготавливается для сажевого производства как элемент в установке дожига технического углерода, что позволит исключить использование природного газа, применяе5 мого для этих целей в настоящее время.

Формула изобретения

1. Теплообменник, содержащий корпус, снабженный устройствами подачи горячей и холодной сред и установленный в нем с по10 мощью трубной доски и с образованием камер для указанных сред пучок тепловых труб, при этом трубная доска выполнена в виде охватывающих тепловые трубы патрубков, расположенных в пучке со взаим15 ным касанием по образующим, зазоры между которыми герметизированы, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения технологичности, трубы установлены в патрубках с возможностью осевого перемеще20 ния, а зазоры между патрубками заполнены термостойким материалом.

2. Теплообменник по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что трубы снабжены оребрением в виде резьбы, а патрубки изнутри по

25 всей длине снабжены ответной резьбой.

3. Теплообменник по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в каждом патрубке у одного из концов установлена опорная кольцевая перемычка.

30 4. Теплообменник по пп. 1 и 3, о т л ич а ю шийся тем, что в патрубках на опорных перемычках дополнительно установлены теплоизоляционные вставки.

5. Теплообменник по пп. 1, 3 и 4, о т л и35 ч а ю шийся тем, что, с целью взрывобезопасности, в камере холодной среды тепловые трубы снабжены дополнительными крепежными элементами, снабженными приводом их перемещения, соединенным с

40 устройством подачи холодной среды.

1767323

1767323 = — -ф =" "Г

P Д/

5хМ г —,4 <.".; лф7/. г.ар/

1ii

Pi) с

/ оЫАЮ

Г !

/

/

"г-= "

) Ю 1! !!

) ""«!!

I .н |с ьиiсль D.мокляк

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Милюкова

Редактор М, Козача

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3540 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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