Рекуперативный теплообменник

 

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к теплообменным аппаратам с вращающимися поверхностями нагрева для утилизации тепла низкопотенциальных вторичных энергоресурсов, например, в системах вентиляции и является усовершенствованием изобретения по авт.св. N 1451522. Цель - интенсификация теплообмена. Это достигается тем, что трубная поверхность вращающегося от привода 30 барабана 6 сгруппирована в блоки, в каждом из которых последовательно соединенная группа труб выполнена в виде концентрично расположенных по дугам окружностей рядов труб (РТ) 7 - 10 с уменьшающимся к центру количеством труб в ряду и с расстоянием между РТ 7 - 10 меньше двух наружных диаметров. При этом из-за уменьшения шага труб при их последовательном соединении и посредством камер 13, 14, 20 и 21, сопровождающимся увеличением скорости потока среды внутри РТ 7 - 10, а также из-за увеличения степени турбулизации газового потока, подаваемого через патрубок 5, достигается интенсификация теплообмена как на внешней, так и на внутренней сторонах трубок в РТ 7 - 10. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Р 28 D 11 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ N ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 1451522 (21) 4400186/24-06 (22) 30.03.88 (46) 15.04.90. Бюл. 11 14 (» ) Таджикский политехнический институт (72) A,.A.Ñóëåéìàíîâ и В.А.Стерлигов (53) 662.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1451522. кл. F 28 D 11/04, 1987 ° (54) РЕКУПЕРЛТИВНЦЙ ТЕПЛООБИЕННИК (57) Изобретение относится к теплотехнике, в частности к теппообменным аппаратам с вращающимися поверхностями нагрева для утилизации тепла низкопотенциальных вторичных энергоресурсов, например, в системах вентиляции и является усовершенствованием изобретения по авт.св. И 1451522.

Цель - интенсификация теплообмена.

SU.. !557445 А2

Это достигается тем, что трубная поверхность вращающегося от привода

30 барабана 6 сгруппирована в блоки, в каждом из которых последовательно соединенная группа труб выполнена в виде концентрично расположенных по дугам окружностей рядов труб (РТ)

7 — 10 с уменьшающимся к центру количеством труб в ряду и с расстоянием между PT 7 - 10 меньше двух наружных диаметров. При этом иэ-за уменьшения шага труб при их последовательном соединении посредством камер 13, 14, 20 и 21, сопровождающимся увеличением скорости потока среды внутри PT

7 — 10, а также из-за увеличения ф степени турбулизации газового потока, подаваемого через патрубок 5, достигается интенсификация теплообмена как на внешней, так и на внутренней сторонах трубок в PT 7 - 10, 4 ил.

1557445

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к теплообменным аппаратам с вращающимися поверхностями нагрева для утилизации тепла низ- 5 копотенциальных втрричных энергоресурсов, например, в системах вентиляции, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. Р 1451522.

Цель изобретения - интенсификация 10 теплообмена.

На фиг.1 представлен рекуперативный теплообменник, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - внутренняя сторона торцовой 15 крышки; на фиг.4 - эпюра гидростатического давления при вращении поверхности теплообмена.

Рекуперативный теплообменник содержит корпус 1, выполненный в виде 20

1. улитки кожуха диаметрального вентилятора с патрубками 2 - 5 подвода и отвода теплообменных сред соответственно, и размещенный в корпусе 1 барабан 6 из последовательно соединенных между собой рядов 710 труб, установленных поперечно оси патрубков 3 и 5 и закрепленных в монтажных досках 11 и 12 и в распределительной и сборной камерах 30

13 и 14 соответственно. В торцовых частях барабана 6 установлены крышки 15 и 16.

Распределительная камера, к которой подключены входные участки групп

7 труб, образована торцовой крышкой

15 и распределительной перегородкой

17. С внутренних сторон крышки 16 и перегородки 17 выполнены концентри=.. ческие кольцевые 18 и радиальные 40

19 ребра, делящие полости между соответственно монтажной доской 12 и перегородкой 17 и крышкой 16 и монтажной доской 11 на,.разделительные камеры 20 и 21. 45

При этом радиальные ребра 19 позволяют группировать трубную поверхность барабана 6 блоками (секторами)

22, в каждом из которых последовательно соединенная группа труб выполнена в виде концентрично расположенных по дугам окружностей рядов

7 - 10 с уменьшающимся к центру количеством труб в ряду, при этом рас-. стояние между рядами 7 - 10 составля.ет меньше двух наружных диаметров труб, в результате чего живое сечение при последовательном прохождении среды, поступающей в периферийные ряды труб 7, постоянно уменьшается, На конце неподвижного патрубка

4 отвода в сборной камере 14 размещен неподвижный диск 23 с направляющими лопастями 24,. Неподвижный патрубок 2 подвода среды сообщен с вращающейся распределительной камерой

13 посредством кольцевого канала 25, образованного поверхностями патрубка

4 и вращающегося переходника 26, уплотненного сальником 27 и зафиксированного подшипником 28. К барабану 6 со стороны монтажной доски 11 крепится вал 29 привода 30. Вал 29 зафиксирован подшипником 31 и уплотнен в зоне корпуса 1 сальником

32. Корпус 1 в месте прохождения че-. рез него вращающегося переходника

26 уплотнен сальником 33.

Рекуперативный теплообменник работает следующим образом.

От привода 30 посредством вала

29 поверхность теплообмена, сгруппированная в барабане 6, приводится во вращение. Охлаждаемая среда (воздух) давлением, возникающим при вра-. щении поверхности теплообмена внутри корпуса 1, поступает в конфузорный патрубок 3, затем увлекается, проходит через межтрубное пространство к центру барабана 6 ° При этом расположение труб с радиальным шагом менее двух наружных диаметров приводит к росту степени турбулизации проходящего в межтрубном пространстве потока и к увеличению коэффициента теплообмена на наружной поверхности труб, а следовательно, к интенсивному охлаждению потока. Далее поток проходит центр барабана 6 и вторично межтрубное пространство с меньшими температурными напорами поверхности теплообмена окончательно доохлаждается и центробежными силами выбрасывается в патрубок 5 отвода. При омывании поверхности воздушный поток, обладающий максимальным тепловым потенциалом и начальной степенью турбулентности, набегает на внешне расположенные трубки, отдает часть тепла и с меньшим потенциалом перемещается в глубь пучка. При этом возрастает степень турбулентности этого потока, что способствует сохранению интенсивнос" ти теплообмена на таком же уровне, что и у первого ряда. Тепло от ох5 155 лаждаемой среды через стенки труб

I передается жидкости (воде). Нагреваемая жидкость (вода) через неподвижный подводящий патрубок 2 поступает к центру вращающейся распределительной камеры 13, где центробежной силой перемещается от центра в ее периферийную часть к входам рядов 7 блоков 22. Далее жидкость (вода) перемещается по периферийному ряду 7 трубок и попадает в концентрические разделительные камеры 21, где выходит из периферийного ряда 7 блоков

22 труб (имеющего бол шую площадь живого сечения) и входзт в ряд 8 блоков 22, расположенньх на меньшем радиусе и имеющем меньщю плоцадь живого сечения. Далее вода перемещается по трубкам ряда пучка со скоростью большей, чем в трубках периферийного ряда, так как расход воды в блоке трубок не меняется, а площадь живого сечения рядов трубок в блоке 22 последовательно уменьшается по ходу движения воды (уменьшается число труб), следовательно, возрастает скорость потока воды в каждой трубе. Затем жидкость, проходящая через трубы, попадает в разделительные камеры 20, а из них в следующий ближайший ряд 9 блоков труб. имеющий меньшую плоцадь живых сечений по отношению к предыдущему, и ,т.д., пока вода не попадает в сборную камеру 14 ° Во время движения воды внутри труб вода нагревается. В сборной камере 14 неподвижный диск

23 с вырезом и направляющими лопастя- ми 24 позволяет периодически перекрывать и открывать часть выходных отверстий труб ряда 10. Попеременное открытие и перекрывание выходных отверстий ряда 1О труб блоков 22 обеспечивает периодическую (импульсную) подачу воды в трубах блоков 22. Выходные отверстия труб при вращении барабана 6 последовательно перекрываются. В момент расположения выходных отверстий труб ряда 10 напротив выреза диска с лопастями 24 происходит подача воды из поверхности в сборную камеру 14, причем в данный момент времени блоки труб тепловоспринимаюцей поверхности находятся в области теплообмена, где охлаждаемая среда (воздух) имеет максимальный температурный потенциал, т.е. напротив патрубка 3. При этом уста- .

l5

55 новленный неподвижно диск 23 с вырезом, имеющий лопасти 24, способствует перемещению жидкости (воды) к центру патрубка 4 отвода воды и далее к потребителю (не показан).

Таким образом, в предлагаемом теплообменнике в каждом ряду труб отдельных блоков 22 как снаружи, так и внутри происходит увеличение коэффициента теплообмена на поверхности.

Так поток жидкости, перемещаясь последовательно по трубам отдельного блока 22 из области максимального температурного напора, попадает в область, где температурный напор ниже за счет отданного воздухом тепла и воспринятого тепла водой. При этом интенсивность теплообмена обуславливается значительным повышением скорости воды внутри труб. Аналогичное явление имеет место с внешней стороны труб. Каждый раз трубы блоков 22 находятся в областях последовательно снижающихся температурных напоров, но при прохождении рядов 7 - 10 труб воздушный поток за каждым последующим рядом приобретает большую степень турбулентности, в результате чего повышается коэффициент теплообмена. Таким образом, на всей поверхности имеет место интенсификация теплообмена и повышается коэффициент теплопередачи аппарата. Одновременно радиальный шаг труб меньший, чем два наружных диаметра при равных геометрических размерах трубного барабана 6, позволяет увеличить количество труб, а следовательно, поверхность теплообмена или снизить габариты аппарата при неизменной площади тепло-. обмена. При соединении концов трубок с различными площадями живых сечений выходов и входов в разделительных камерах 20 и 21 возрастают потери давления как на местные сопротивления, так и на трение (увеличение скорости в трубах). Однако при вращении поверхности теплообмена барабана 6 это не влияет на общее гидравлическое сопротивление по проходу воды. При врацении трубного барабана 6 в сборной и распределительной камерах 13 и 14, а также в разделительных камерах 20 и 21 возникает гидростатическое давление, наибольшая величина которого имеет место по максимальному радиусу (фиг.4). В результате того, что подача воды в по1557445 верхность осуществляется в перифе-. рийной части, а отбор - почти у центра (фиг. 1), имеет место разница гидРавлических давлений 5P=P -Р, которая расходуется на преодоление повышенного сопротивления, вызванного повышением скорости в трубах и разделительных .камерах 20 и 21. ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Рекуперативный теплообменник по авт.св. 8 1451522, о т л и ч а юI шийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, каждая последовательно соединенная группа труб выполнена в виде концентрично расположенных по дугам окружностей рядов с уменьшающимся к центру количеством труб в ряду, при этом расстояние между указанными рядами меньше двух наружных диаметров.

1557445

Составитель А.Булынко

Редактор Л.Огар Техред А.Кравчук

Корректор Т.Малец

Заказ 712 Тираж 534 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно"издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарйна, 1D1