Способ нагрева теплообменника и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к теплообменной технике и применимо для нагрева и охлаждения устройств подвесных экранов и водо воздухоподогревателей в котлостроении. Сущность изобретений: радиационный нагрев осуществляется на поверхности, большей ~ 1,6 раза по сравнению с поверхностью конвективного теплообмена. Устройство - теплообменная панель, содержащая контактные половины, образующие при соединении каналы с коллекторными полостями, причем каналы одной половины панели по отношению к каналам другой половины смещены и при контактном соединении образуют каналы различных сечений и направленности, каналы тыльной стороны плоской стенки снабжены огнеупорной обмазкой, обращенной в сторону топочной камеры, при этом для соединения панелей в пакет и образования теплообменника с волнообразным движением газа могут быть применены втулки, а для создания контуров нагрева различных сред коллекторы могут быть снабжены продольными перегородками. При этом способе теплообмена создаются условия для естественной циркуляции теплосистем и повышается эффективность теплообмена. 2 с.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано для нагрева и охлаждения подвесных экранов в котлах, а также в водо- и воздухонагревателях.

Известны способы передачи тепла посредством излучения горячих газов на обогреваемую поверхность и способы передачи тепла путем контактного соприкосновения сред [1].

Известны устройства для осуществления способа теплообмена, содержащие контактные половины, образующие для соединения каналы с коллекторными полостями [2].

Недостаток известных устройств для осуществления известных способов теплообмена заключается в том, что при теплообмене имеет место неравномерность теплового потока по всей тепловоспринимающей площади, что ведет к деформации, термическим напряжениям металла и, в конечном счете, к прогоранию панели.

Технической задачей изобретения является совершенствование известного способа теплообмена и повышение его эффективности.

Сущность предложенного способа заключается в том, что при нагреве теплообменника, включающем радиационное излучение горячих газов на стороны обогреваемых поверхностей и конвективный теплообмен, воспринимающий тепло путем контактного соприкосновения движущихся частиц газообразной среды, радиационный нагрев осуществляют на поверхности, в ~ 1,6 раза превышающей поверхность конвективного теплообмена.

Сущность предложенного устройства заключается в том, что в устройстве, содержащем панели из контактных половин, образующих при соединении каналы с коллекторными полостями, каналы одной половины панели по отношению к каналам другой половины смещены и при контактном соединении образуют каналы различных сечений и направленности, сама панель может быть изогнутой по радиусу, каналы тыльной стороны плоской стенки снабжены огнеупорной обмазкой, обращенной в сторону топочной камеры, при этом для соединения панелей в пакет и образования теплообменника с волнообразным движением газа могут быть применены втулки, а для создания контуров нагрева различных сред коллекторы могут быть снабжены продольными перегородками.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где - на фиг. 1 изображена теплообменная панель для осуществления предлагаемого способа - тыльная сторона панели на виде спереди; - на фиг. 2 - то же, сечение "A-A" по фиг. 1 с фронтальным лучистым потоком и обмазкой плоской части тыльного канала; - на фиг. 3 - схематичное смещение теневой части трубы теплообмена в плоскостном сечении; - на фиг. 4 - вариант теплообмена для водяного отопления и горячего водоснабжения с элементами угловых соединений патрубков; - на фиг. 5 - то же, самих панелей в газоплотном исполнении; - на фиг. 6 - сборный теплообменный пакет; - на фиг. 7 - схема самоциркуляции панели.

Устройство для осуществления способа теплообмена содержит контактные половины 1 и 2, образующие каналы 3, коллекторы 4,5 и подсоединительные отверстия 6,7, фронтальная плоская часть каналов 3 с теплоизоляционной обмазкой 8, разделительные перегородки 9, обводные патрубки 10, 11 и газоплотное перекрытие 12. Способ теплообмена в описанном устройстве осуществляется следующим образом.

При горении топлива в огневой топке (на чертеже не показано) падающий тепловой поток воспринимается лицевыми (обращенными в топку) и тыльными (обращенными наружу) каналами панели (фиг. 2), причем со стороны топки лицевые каналы имеют приблизительно в 1,6 раза большую поверхность нагрева, чем тыльные каналы, и поэтому получают от источника излучения соответственно большее количество тепла, что и становится причиной возникновения циркуляции теплоносителя между рядом стоящими лицевыми и тыльными каналами панели. В местах наибольшего теплонапряжения топочной камеры для усиления эффективности самоциркуляции, плоские, обращенные в топку стенки каналов тыльной стороны панели могут быть прикрыты от излучения слоем огнеупорной обмазки (фиг. 2).

Для повышения эффективности конвективного теплообмена достаточно соединить две или более параллельные панели вплотную друг к другу, например, левоправорезьбовыми втулками (фиг. 6). При этом между каждыми из двух установленных рядом панелей образуется щелевой волнообразный канал для прохода газов, омывающих каналы 3 между панелями волнообразно. Кроме того, плоские промежуточные стенки между соседними каналами работают как тепловые ребра, параллельные потоку газов, улучшая аэродинамику каналов, увеличивая тепловосприятие панели и одновременно существенно снижают влияние таких факторов, как загрязнения и абразивный износ металла. Разделение коллекторов продольными перегородками обеспечивает создание контуров нагрева различных сред.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР 1377538 A1, кл. F 24 H 1/00, 29.02.1998.

2. Авторское свидетельство СССР 909470 A, кл. F 24 H 1/06, 28.02.1982.

Формула изобретения

1. Способ нагрева теплообменника, включающий радиационное излучение горячих газов на стороны обогреваемых поверхностей и конвективный теплообмен, воспринимающий тепло путем контактного соприкосновения движущихся частиц газообразной среды, отличающийся тем, что радиационный нагрев осуществляют на поверхности, в ~ 1,6 раза превышающей поверхность конвективного теплообмена.

2. Устройство для осуществления способа нагрева теплообменника, содержащее контактные половины, образующие при соединении каналы с коллекторными полостями, отличающееся тем, что каналы одной половины панели по отношению к каналам другой половины смещены и при контактном соединении образуют каналы различных сечений и направленности, сама панель может быть изогнутой по радиусу, каналы тыльной стороны плоской стенки снабжены огнеупорной обмазкой, обращенной в сторону топочной камеры, при этом для соединения панелей в пакет и образования теплообменника с волнообразным движением газа могут быть применены втулки, а для создания контуров нагрева различных сред коллекторы могут быть снабжены продольными перегородками.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7