Циклонный теплообменный элемент рекуператора
Владельцы патента RU 2282107:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Архангельский государственный технический университет Федерального агентства по образованию (Рособразование) (АГТУ) (RU)
Изобретение относится к теплообменной технике и может найти применение при нагреве воздуха в промышленной теплоэнергетике. Сущность изобретения в том, что циклонный теплообменный элемент рекуператора содержит заглушенную с одного конца днищем трубу, подключенные к ней патрубки подвода и отвода воздуха, размещенные в зоне противоположной относительно днища торца трубы, причем патрубок подвода воздуха установлен на трубе тангенциально. Патрубок подвода воздуха установлен под углом около 78° по отношению к образующей трубы, а внутренняя поверхность днища выполнена с искусственно шероховатой поверхностью. Такая конструкция позволяет значительно уменьшить металлоемкость рекуператора. 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 и высокая металлоемкость устройства.
Известен теплообменный элемент рекуператора, содержащий кольцевой и центральный каналы, образованные внутренней и наружной, заглушенной с одного торца 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 (А.С. 1386804, МПК 4 F 23 L 15/04, 1987).
Данное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.
Недостатком прототипа является относительно высокая металлоемкость устройства.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение металлоемкости циклонного теплообменного элемента рекуператора.
Это достигается тем, что в циклонном теплообменном элементе рекуператора, содержащем заглушенную с одного конца днищем трубу, подключенные к ней патрубки подвода и отвода воздуха, размещенные в зоне противоположной относительно днища торца трубы, патрубок подвода воздуха установлен на трубе тангенциально под углом около 78° по отношению к образующей трубы, а внутренняя поверхность днища выполнена искусственно шероховатой.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен циклонный теплообменный элемент рекуператора и полученная в опытах схема движения воздушного потока в теплообменном элементе рекуператора, на фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1.
Циклонный теплообменный элемент рекуператора содержит трубу 1, днище 2 с искусственно шероховатой внутренней поверхностью, входной патрубок 3, установленный тангенциально на трубе под углом 78° по отношению к ее образующей, и выходной патрубок 4.
Циклонный теплообменный элемент рекуператора работает следующим образом. Холодный воздух через патрубок 3 вводится в теплообменный элемент и закручивается. Движущийся по спиральной траектории воздух нагревается от внутренней поверхности трубы 1, доходит до днища 2, интенсивными радиальными перетечками у шероховатого днища перемещается в приосевую область трубы, через которую подводится к патрубку отвода воздуха 4 и через него выводится наружу.
Представленная на фиг.1 схема движения воздушного потока определяется отрицательными продольными градиентами давления на внутренней поверхности трубы 1 и в ее приосевой области, а также нескомпенсированным радиальным градиентом давления, возникшим вследствие нарушения динамического равновесия в потоке под влиянием трения на шероховатой поверхности днища 2.
Схема движения воздушного потока в теплообменном элементе, значения угла ввода потока и использование искусственной шероховатости на днище теплообменного элемента, необходимые для ее организации, подтверждены специальными опытами (Сабуров Э.Н. Циклонные нагревательные устройства с интенсифицированным конвективным теплообменом. - Архангельск: Сев.-Зап. кн. изд-во, 1995. - 341 с.).
Предлагаемая конструкция циклонного теплообменного элемента рекуператора позволяет значительно уменьшить его металлоемкость.
Циклонный теплообменный элемент рекуператора, содержащий заглушенную с одного конца днищем трубу, подключенные к ней патрубки подвода и отвода воздуха, размещенные в зоне противоположной относительно днища торца трубы, причем патрубок подвода воздуха установлен на трубе тангенциально, отличающийся тем, что патрубок подвода воздуха установлен под углом около 78° по отношению к образующей трубы, а внутренняя поверхность днища выполнена с искусственно шероховатой поверхностью.
