Циклонный теплообменный элемент рекуператора



Циклонный теплообменный элемент рекуператора
Циклонный теплообменный элемент рекуператора

 


Владельцы патента RU 2566198:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) (RU)

Изобретение относится к теплообменной технике и может найти применение в промышленной теплоэнергетике. Циклонный теплообменный элемент рекуператора содержит центральный канал 1, образованный внутренней трубой 2 и кольцевой канал 3, образованный внутренней и наружной трубами 2 и 5, соответственно, подключенными к патрубкам подвода 6 и отвода 7 воздуха, патрубок 6 размещен на наружной трубе 5 и установлен тангенциально. На внутренней поверхности наружной трубы 5 со стороны противоположной днищу наружной трубы на расстоянии, равном z=0,4Lк, нанесена искусственная шероховатость 8, например, в виде накатки, где Lк - полная длина кольцевого канала. Технический результат - повышение эффективности теплообменного элемента. 2 ил.

 

Изобретение относится к теплообменной технике и может найти применение в промышленной теплоэнергетике.

Результаты исследования теплоотдачи в кольцевом канале с закрученным воздушным потоком приведены в монографии Э.Н. Сабурова. Циклонные нагревательные устройства с интенсифицированным конвективным теплообменом. - Архангельск: Сев.-Зап. кн. Изд-во, 1995. - 344 с.

Известен теплообменный элемент рекуперативного воздухоподогревателя, выполненный в виде внутренней и наружной труб, последняя из которых заглушена с торца днищем, расположенным от выходного торца трубы с заданным зазором (а.с. 941793, СССР, МПК3 F23L 15/04, 1982). Недостатком этого решения является низкий уровень интенсивности теплообмена.

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, размещенными в зоне противоположных относительно днища торцов труб, причем патрубок подвода воздуха размещен на наружной трубе и установлен тангенциально (а.с. 1386804, СССР, МПК4 F23L 15/04, 1987).

Данное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.

Недостатком прототипа является относительно низкий уровень интенсивности теплообмена на внутренней поверхности наружной трубы, а следовательно, и тепловой эффективности теплообменного элемента рекуператора.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение тепловой эффективности теплообменного элемента рекуператора за счет увеличения интенсивности теплоотдачи на внутренней поверхности наружной трубы.

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 соответственно к патрубкам подвода и отвода воздуха, размещенными в зоне противоположной относительно днища торца наружной трубы, патрубок подвода воздуха размещен на наружной трубе и установлен тангенциально, а на части внутренней поверхности наружной трубы в целях интенсификации теплообмена создана искусственная шероховатость. Экспериментально установлено, что при создании на такой длине канала участка поверхности с искусственной шероховатостью можно получить на ней максимальный эффект интенсификации теплоотдачи и максимальное значение тепловой эффективности теплообменного элемента рекуператора.

Максимальный эффект интенсификации теплоотдачи, достигаемый на рекомендуемой длине участка трубы с искусственной шероховатостью, является результатом, главным образом, увеличения поверхности теплоотдачи за счет шероховатости и повышения турбулентности течения в пристеночном слое поверхности трубы, покрытой шероховатостью. Одновременно на гладкой части канала имеет место снижение уровня теплоотдачи за счет уменьшения скорости потока воздуха из-за раскрутки и торможения спирального циклонного потока. Однако при этом среднее значение коэффициента теплоотдачи для всей поверхности теплоотдачи рекуператора оптимально, что и определяет максимальное значение тепловой эффективности рекуператора.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображена схема циклонного теплообменного элемента рекуператора, на фиг. 2 - поперечный разрез А-А на фиг. 1.

Циклонный теплообменный элемент рекуператора содержит центральный канал 1, образованный внутренней трубой 2 и кольцевой канал 3, образованный днищем 4, внутренней 2 и наружной 5 трубами, подключенными к патрубкам подвода 6 и отвода 7 воздуха, размещенным в зоне труб 2 и 5; патрубок 6 размещен на наружной трубе 5 и установлен тангенциально; на части внутренней поверхности наружной трубы 5 в целях интенсификации теплообмена нанесена искусственная шероховатость 8, например, в виде накатки, на расстоянии, равном

z=0,4Lк,

где Lк - полная длина кольцевого канала со стороны противоположной днищу наружной трубы.

Экспериментально установлено, что нанесение на части внутренней поверхности наружной трубы на расстоянии, равном 0,4 от полной длины кольцевого канала, со стороны противоположной днищу наружной трубы искусственной шероховатости в виде накатки позволяет получить максимальное значение среднего значения коэффициента теплоотдачи для всей внутренней поверхности теплоотдачи кольцевого канала и максимальное значение тепловой эффективности рекуператора.

Циклонный теплообменный элемент рекуператора работает следующим образом.

Нагреваемый воздух через патрубок 6 вводится в кольцевой канал 3 между внутренней 2 и наружной 5 трубами и закручивается. Движущийся по спиральной траектории воздух нагревается от внутренней поверхности наружной трубы 5, доходит до днища 4 и выводится по внутренней трубе 2 наружу через патрубок 7.

Интенсификация теплоотдачи в устройстве в целом определяет значительное повышение эффективности теплообменного элемента.

1. Циклонный теплообменный элемент рекуператора, содержащий кольцевой и центральный каналы, образованные внутренней и наружной, заглушенной с одного конца днищем, трубами, патрубки подвода и отвода воздуха, размещенные в зоне противоположной относительно днища наружной трубы, при этом патрубок подвода воздуха размещен на наружной трубе и установлен тангенциально на части внутренней поверхности, отличающийся тем, что на части внутренней поверхности наружной трубы кольцевого канала со стороны противоположной днищу наружной трубы нанесена искусственная шероховатость на длине z=0,4Lк, где Lк - полная длина элемента рекуператора.

2. Циклонный теплообменный элемент рекуператора по п. 1, отличающийся тем, что искусственная шероховатая поверхность нанесена в виде накатки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для подогрева жидкостей, газов и их смесей в обеспечение эффективности технологических процессов, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например для подогрева природного газа на входе газораспределительных станций с целью предотвращения отрицательных последствий разложения газовых гидратов, сопутствующего процессу дросселирования газа.

Изобретение относится к стационарным и транспортным котельным установкам с различными теплоносителями. .

Изобретение относится к теплообменным аппаратам. .

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменных аппаратах различных областей промышленности. .

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в высокотемпературных теплообменниках. .

Изобретение относится к теплотехнике. .

Изобретение относится к энергетике и может использоваться в котлах электростанций при подогреве воздуха, подаваемого на горение. Устройство подогрева воздуха дымовыми газами содержит воздухопровод, помещенный в дымовой канал.

Изобретение относится к устройствам для обогрева и вентиляции воздуха и применяется для обогрева и вентиляции производственных и бытовых помещений, а также в качестве передвижных установок.

Изобретение относится к области энергетики. Устройство управления несгораемыми остатками включает рекуператор (5), соединенный одним концом с камерой (3) горения, а другим с трубой (4) впуска топлива и трубой (8) отвода топочных газов, настоящие трубы оснащены клапанами (2; 10) для чередования между стадиями впуска и отвода через рекуператор, настоящее устройство также включает контур (1) продувки, соединенный с рекуператором (5) для продувки от топлива, которое он содержит до стадии отвода, при этом упомянутый контур (1) продувки предусматривают также для продувки трубы (4) впуска топлива, при этом устройство содержит генератор всасывания.

Способ монтажа модульного многоходового теплообменника включает монтаж теплообменных модулей с теплообменными трубками путем размещения теплообменных трубок, по крайней мере, в два ряда на прямоугольной трубной решетке и их закрытие покрывающими стенками, коллекторами подвода и отвода теплоносителя и, по крайней мере, одной перепускной камерой между двумя смежными рядами теплообменных трубок.

Рекуператор тепла для радиационной трубчатой горелки содержит трубу горелки и выпускную трубу. Горелка установлена на входе трубы горелки.

Изобретение относится к энергетике. .

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно для использования тепла дымовых газов котельных агрегатов и промышленных печей при нагревании воздуха, подаваемого на горение.

Изобретение относится к устройству радиационного нагрева промышленной печи с использованием излучаемого тепла. .

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к газотурбостроению, где создаются и используются компактные и высокоэффективные теплообменные аппараты.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при нагревании воздуха, подаваемого на горение. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности стеклоблочного воздухоподогревателя-электрогенератора за счет конструкции стеклоблоков имеющих термоэлектрические преобразователи. Каждый стеклоблок представляет собой термоэлектрическую секцию, состоящую из термоэлектрических преобразователей, расположенных в вертикальных перегородках и воздушных каналах, составленных из парных оголенных проволочных отрезков, выполненных из разных металлов, спаянных на концах между собой и образующих зигзагообразные ряды, соединенные перемычками, крайние проволочные отрезки крайних термоэлектрических преобразователей соединены с однополюсными коллекторами электрических зарядов, соединенными с электрическим аккумулятором. Проволочные отрезки каждого термоэлектрического преобразователя пропущены через вертикальные перегородки так, чтобы их горячие спаи выступали из поверхности газовых каналов и были покрыты тонким слоем материала диэлектрика с высокой теплопроводностью, образуя собой выступы шероховатости в газовых каналах, а противоположные им части термоэлектрических преобразователей и холодные спаи расположены в воздушных каналах, зигзагообразные ряды попарно соединены между собой снизу перемычками, образуя пары зигзагообразных рядов, верхние крайние холодные спаи правого и левого зигзагообразного ряда каждой пары зигзагообразных рядов соединены между собой последовательно через конденсаторы и перемычки. 5 ил.
Наверх