Циклонный теплообменный элемент рекуператора
Владельцы патента RU 2278329:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Архангельский государственный технический университет Министерства образования Российской Федерации (АГТУ) (RU)
Изобретение относится к теплообменной технике и может использоваться в промышленной теплоэнергетике. Циклонный теплообменный элемент рекуператора содержит кольцевой и центральный каналы, образованные внутренней и наружной, заглушенной с одного конца днищем, трубами, подключенными к патрубкам подвода и отвода воздуха, размещенным в зоне противоположных относительно днища торцов труб, причем патрубок подвода воздуха размещен на наружной трубе и установлен тангенциально. Внутренняя труба смещена по радиусу от оси наружной трубы в направлении, противоположном направлению набегающего на тепловой элемент высокотемпературного газового потока. Из-за смещения внутренней трубы закрученный поток воздуха становится периодически неустойчивым, обтекание внутренней трубы - ударно отрывным, что приводит к ликвидации стабилизирующего влияния центробежных сил и значительной интенсификации теплоотдачи на ее поверхности. 2 ил.
Изобретение относится к теплообменной технике и может найти применение в промышленной теплоэнергетике.
Известен теплообменный элемент рекуперативного воздухоподогревателя, выполненный в виде внутренней и наружной труб, последняя из которых заглушена с торца днищем, расположенным от выходного торца внутренней трубы с заданным зазором (А.С. 941793, МПК 3 F 23 L 15/04, 1982). Недостатком этого решения является низкий уровень интенсивности теплообмена.
Известен теплообменный элемент рекуператора, содержащий кольцевой и центральный каналы, оборазованные внутреннней и наружной, заглушенной с одного торца днищем, трубами, подключенными к патрубкам подвода и отвода воздуха, размещенными в зоне противоположных относительно днища торцов труб, причем патрубок подвода воздуха размещен на наружной трубе и установлен тангенциально (А.С. 1386804, МПК 4 F 23 L 15/04, 1987).
Данное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.
Недостатками прототипа являются относительно низкий уровень интенсивности теплообмена на поверхности внутренней трубы, где влияние центробежных сил носит стабилизирующий характер, и высокие температура и температурные напряжения на лобовой образующей и в ее окрестностях на поверхности наружной трубы.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение интенсивности теплоотдачи на внешней поверхности внутренней трубы и на внутренней поверхности наружной трубы, особенно в окрестностях лобовой образующей, где имеется наибольший нагрев трубы циклонного теплообменного элемента рекуператора, а также повышение его тепловой эффективности и термостойкости.
Это достигается тем, что в циклонном теплообменном элементе рекуператора, содержащем кольцевой и центральный каналы, образованные внутренней и наружной, заглушенной с одного конца днищем, трубами, подключенными к патрубкам подвода и отвода, размещенными в зоне противоположных относительно днища торцов труб, патрубок подвода воздуха размещен на наружной трубе и установлен тангенциально, внутренняя труба смещена по радиусу от оси внешней трубы в направлении, противоположном направлению набегающего на теплообменный элемент высокотемпературного газового потока.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен внешний вид циклонного теплообменного элемента рекуператора, на фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1.
Циклонный теплообменный элемент рекуператора содержит кольцевой 1 и центральный 2 каналы, образованные внутренней 4 и наружной 5 трубами, днище 3 наружной трубы, входной 6, установленный тангенциально на наружной трубе, и выходной 7 патрубки.
Циклонный теплообменный элемент рекуператора работает следующим образом. Нагреваемый (холодный) воздух через патрубок 6 вводится в кольцевой канал 1 между внутренней 4 и наружной 5 трубами и закручивается. Движущийся по спиральной траектории воздух нагревается внутренней трубы 4, доходит до днища 3 и выводится по внутренней трубе 4 наружу. Из-за смещения внутренней трубы закрученный поток нагреваемого воздуха становится периодически неустойчивым, обтекание внутренней трубы - ударно-отрывным, что приводит к ликвидации стабилизирующего влияния центробежных сил и значительной интенсификации теплоотдачи на ее поверхности. Вследствие сужения проходного сечения в области лобовой точки В и проходящей через нее образующей наружной трубы скорость воздушного потока здесь значительно возрастает, интенсивность теплоотдачи увеличивается, температура трубы снижается, а следовательно, повышается и ее термоустойчивость.
Интенсификация теплоотдачи в устройстве в целом определяет значительное повышение тепловой эффективности теплообменного элемента.
Циклонный теплообменный элемент рекуператора, содержащий кольцевой и центральный каналы, образованные внутренней и наружной, заглушенной с одного конца днищем, трубами, подключенными к патрубкам подвода и отвода воздуха, размещенным в зоне противоположных относительно днища торцов труб, причем патрубок подвода воздуха размещен на наружной трубе и установлен тангенциально, отличающийся тем, что внутренняя труба смещена по радиусу от оси наружной трубы в направлении, противоположном направлению набегающего на тепловой элемент высокотемпературного газового потока.
