Насадка регенератора

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам для высокотемпературного нагрева воздуха и других газообразных теплоносителей. Сущность изобретения заключается в том, что насадка выполнена из блочных элементов в виде кирпичей с ребрами на одной широкой боковой грани шириной, равной толщине основания блока и высотой, равной, также как и расстояние между соседними ребрами, гидравлическому диаметру каналов насадки; при этом ребра и узкая боковая грань по длине имеют косые срезы или вертикальные вырезы на их торцах, причем средняя по длине ребра глубина косого среза или глубина вертикального выреза равна 0,1 ^oC 0,25, толщина основания блока . 2 з.п, ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам для высокотемпературного нагрева воздуха и других газообразных теплоносителей.

Известна насадка, выполненная из огнеупорных блоков шестигранной формы, образующих вертикальные каналы [1] Недостатком этой насадки является сравнительно низкая интенсивность теплообмена в ней из-за недостаточной турбулизации потока теплоносителя и невысокой относительной поверхности нагрева. Кроме того, в случае засорения отдельных каналов они полностью из теплообмена, снижая эффективность работы аппарата в целом.

Наиболее близким описываемому изобретению по технической сущности является насадка регенератора из огнеупорных кирпичей, образующих вертикальные каналы и горизонтальные каналы в виде вертикальных щелей [2] (прототип). Эта насадка характеризуется повышенной по сравнению с аналогом интенсивностью теплообмена. Однако насадка, выполненная из отдельных кирпичей, сложна при ее сборке, т. к. элементы неустойчивы, из них трудно точно сформировать насадку с требуемым гидравлическим диаметром каналов. Отдельные кирпичи насадки имеют малую массу, и ее сборка трудоемка и дорогостояща.

Предлагается насадка, выполненная из огнеупорных блоков, с ребрами на широкой боковой грани, ширина которых равна ширине основания блока, а высота ребер и расстояние между соседними ребрами равны диаметру отверстия вертикального канала, при этом высота горизонтального канала в виде вертикальной щели равна 0,1 0,25 ширины огнеупорного блока. Горизонтальные каналы в виде вертикальных щелей образованы либо косыми срезами, либо вертикальными вырезами, выполненными на узкой боковой грани огнеупорного блока и ребрах.

На фиг. 1, 2 показан блочный элемент насадки в аксонометрии, соответственно, с вертикальными вырезами и косыми срезами на ребрах. На фиг. 3 поперечный разрез насадки в сборе.

Насадка регенератора состоит из огнеупорных блоков 1, толщиной b, при сборке которых для прохода газов образуются вертикальные каналы с гидравлическим диаметром d_г и горизонтальные каналы в виде вертикальных щелей 3 высотой δ. Укладка блоков осуществляется горизонтальными рядами с поворотом на 90^oC в каждом последующем ряду.

Устройство работает следующим образом. Греющий газ (продукты сгорания), проходя через насадку сверху вниз, отдает тепло элементам насадки.

В следующий период работы регенератора снизу вверх поступает нагреваемая среда (воздух), которая получает тепло от нагретой насадки. Затем процесс циклически повторяется.

Выполнение насадки из огнеупорных блоков позволяет упростить и ускорить ее сборку, повысить точность формирования гидравлического диаметра каналов, исключить неустойчивость отдельных элементов при сборке. Блоки удобны при их обжиге и транспортировке. Ширина и высота ребер, а также расстояние между соседними ребрами обусловлены требованиями компановки насадки из таких блоков с формированием заданного гидравлического диаметра каналов. Оптимальное значение высоты горизонтальных каналов в виде вертикальных щелей щелевых каналов обусловлено следующим: при значениях относительной высоты горизонтальных каналов (по отношению к ширине основания блока) d/b менее 0,1 интенсивность теплообмена в предложенной насадке практически равна интенсивности теплообмена в насадке со сплошными гладкими каналами, при увеличении δ/b более 0,1 объемный коэффициент теплоотдачи α_v растет, причем рост постоянно замедляется, что объясняется уменьшением поверхности нагрева граней непосредственно формирующих вертикальные каналы насадки (наиболее эффективных с точки зрения интенсивности теплообмена) при увеличении значений поверхностного коэффициента теплоотдачи конвекцией α_F. При δ/b равном 0,25 значении объемного коэффициента теплоотдачи α_v достигает максимального значения. При дальнейшем увеличении δ/b происходит уменьшение интенсивности теплоотдачи, т. к. эффект от увеличения α_F оказывается меньше, чем от уменьшения поверхностей нагрева граней, формирующих вертикальные каналы насадки. Кроме того, снижается прочность насадки из-за уменьшения площади опорной поверхности блоков. Число ребер определяется требованиями технологии изготовления, габаритов и массы блочных элементов и может составлять от 2 до 5. Наличие разветвленной сети горизонтальных каналов теплоносителя, перераспределение газовых сред в поперечном направлении, что снижает перепад температур по сечению насадки и сохраняет стабильность работы всех вертикальных каналов при закупоривании некоторых из них.

Формула изобретения

1. Насадка регенератора, содержащая огнеупорные блоки, расположенные с образованием вертикальных каналов и горизонтальных каналов, выполненных в виде вертикальных щелей, отличающаяся тем, что огнеупорные блоки на широкой боковой грани выполнены с ребрами, ширина которых равна ширине основания блока, а высота ребер и расстояние между соседними ребрами равны диаметру отверстия вертикального канала, при этом высота горизонтального канала в виде вертикальной щели равна 0,1 0,25 ширины основания огнеупорного блока.

2. Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что горизонтальные каналы в виде вертикальных щелей образованы косыми срезами, выполненными на узкой боковой грани огнеупорного блока и ребрах.

3. Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что горизонтальные каналы в виде вертикальных щелей образованы вертикальными вырезами, выполненными на узкой боковой грани огнеупорного блока и ребрах.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3