Насадка регенератора

 

Изобретение относится к элементам конструкций теплообменных аппаратов, используемых в воздухоразделительных установках , в частности для регенеративного теплообмена между прямым и обратным потоками газов, а также для очистки прямого потока (П) от примесей вымораживанием. Цель заключается в повышении эксплуатационной эффективности путем снижения осевой теплопроводности и гидравлического сопротивления насадки (Н) из лент (Л), снабженной прорезями. Тепло и массообмен осуществляется с помощью описываемой Н периодически. При прохождении П сжатого воздуха (В) Н нагревается, а В охлаждается . При этом на Н вымерзают содержащиеся в В примеси влаги и двуокиси углерода. При прохождении отраженного П (азота или кислорода) Н охлаждается, а отложившиеся примеси выносятся П газа из регенератора. При соотношении смещения прорезей относительно друг друга в соседних рядах одной Л и длины прорезей к шагу размещения в каждом ряду, равном 0,35-0,6 и 0,7-0,95 соответственно, а также при соотношении ширины первой и второй Л одного диска, равном 1,01-1,04, и соотношении углов рифления первой и второй Л диска достигаетсяснижениеосевой теплопроводности и гидравлического сопротивления , что повышает эксплуатационную эффективность регенератора. 3 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 630514 (21) 4628063/06 (22) 28.12.88 (46) 15.09.91. Бюл. f4 34 (72) Е.Б.Слободов, И.B.Сопиков, B.Ä.Cóxàнина и А.И.Туманов (53) 621.565.944 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 630514, кл. F 28 0 17/00, 1976. (54) НАСАДКА РЕГЕНЕРАТОРА (57) Изобретение относится к элементам конструкций теплообменных аппаратов, используемых в воздухоразделительных установках, в частности для регенеративного теплообмена между прямым и обратным потоками газов, а также.для очистки прямого потока (П) от примесей вымораживанием, Цель заключается в повышении эксплуатационной эффективности путем снижения осевой теплопроводности и гидравлического сопротивления насадки (Н) из лент (Л), Изобретение относится к элементам конструкций теплообменных аппаратов, используемых в воздухоразделительных установках, в частности для регенеративного теплообмена между прямым и обратным потоками газов, а также для очистки прямого потока от примесей вымораживанием.

Целью изобретения .является повышение эффективности путем снижения осевой теплопроводности и гидравлического сопротивления.

„„59„„1677453 А2 (я}з F 23 L 15/02, F 28 О 17/00 снабженной прорезями. Тепло и массообмен осуществляется с помощью описываемой Н периодически. При прохождении П сжатого воздуха (В) Н нагревается, а В охлаждается. При этом на Н вымерзают содержащиеся в В примеси влаги и двуокиси углерода. При прохождении отраженного П (азота или кислорода) Н охлаждается, а отложившиеся примеси выносятся П газа из регенератора, При соотношении смещения прорезей относительно друг друга в соседних рядах одной Л и длины прорезей к шагу размещения в каждом ряду, равном 0,35-0,6 и 0,7-0,95 соответственно, а также при соотношении ширины первой и второй Л одного диска, равном 1,01-1,04, и соотношении углов рифления первой и второй Л диска достигается снижение осевой Б теплопроводности и гидравлического сопротивления, что повышает эксплуатационную эффективность регенератора. 3 ил.

На фиг. 1 представлен общий вид насад- 4 ки; на фиг. 2 — одна из лент диска насадки; (Л на фиг. 3- другая лента диска насадки.. (гд

Насадка регенератора содержит пакет в виде дисков 1, выполненных из сдвоенных металлических лент 2 и 3, снабженных прорезями 4 и рифами 5, расположенными под углом к боковой кромке ленты и перекрещивающимися в каждом диске 1 у смежных лент 2 и 3, при этом каждая из лент выполнена с геометрическими параметрами, выбираемыми иэ следующих соотношений: ь з н

1677453 — = 0.1 — 4; = 1 — 20; — = 0,1 — 0,5, b, Ь д

1пр " Snp Ь где Д вЂ” предельный угол рифления;

P — угол рифления;

t — шаг рифления;

h — высота рифов;

Ь вЂ” ширина ленты;

Н вЂ” высота насадки;

Ьр — длина прорезей;

S p — расстояние между прорезями в соседних рядах; д — толщина ленты.

Кроме того, каждая из лент дисков насадки выполнена с дополнительными геометрическими параметрами, выбираемыми из следующих соотношений:

I — = 0,35 — 0,6; -"- = 0,7 — 0,95; п

Im ш †„, = 1,01 — 1,04 = 1,05 — 1,6, }1 где Ii — смещение прорезей одна относительно другой в соседних рядах(расстояние от начала одной прорези в одном ряду до начала следующей прорези, в соседнем ряду)

1ш — шаг размещения прорезей в каждом ряду; ! пр — длина прорезей;

b> — ширина первой ленты диска;

Ь2 — ширина второй ленты того же диска;

Р>- угол рифления первой ленты диска;

Д вЂ” угол рифления второй ленты того же диска.

Насадка работает следующим образом.

Тепло- и массообмен в регенераторах осуществляется с помощью описываемой насадки периодически. При прохождении потока (сжатого воздуха) насадка нагревается, а воздух охлаждается. При этом на насадке вымерзают содержащиеся в воздухе примеси — влага и двуокись углерода. При прохождении обратного потока (азота или кислорода) насадка охлаждается, а отложившиеся примеси выносятся потоком газа из регенератора.

В результате экспериментальных исследований установлено, что на величину осевой теплопроводности существенное влияние оказывает смещение прорезей 4 друг относительно друга и соотношение между длиной прорези 4 4р и шагом размещения прорезей 4 1пр.

Установлено, что при смещении прорезей 4 на величину — 0,35-0,6 осевая теп1 мяч лопроводность насадки уменьшается более, чем в 2 раза.

При отношении 1 — менее 0,35 и более

II

1пр

0,6 величина осевой теплопроводности увеличивается, что приводит к снижению эффективности процесса теплообмена

Экспериментально установлено,. что при — - 0,7-0,95 величина осевой теплоInp ш проводности принимает минимальные эна"0 чения, при этом существенно уменьшаются потери холода в окружающую среду и улучшаются условия массообмена и очистки насадки от примесей.

In

При значениях соотношения — менее ! щ

0,7 осевая теплопроводность насадки увеличивается в 10 раэ. При увеличении соотношения — - более 0,95 становится

In

Im необходимым значительно увеличивать длину прорези 4, что, в свою очередь, приводит к уменьшению прочности диска, но существенно не уменьшает теплопроводность.

Снижение величины осевой теплопроводности ленты также зависит от ширины ленты b> и b2 в диске насадки. Ленты имеют разную. ширину, при этом резко уменьшается количество соприкосновения между дисками насадки, и уменьшается так называемая "мертвая зона" насадки регенератора, т.е. такая зона, через которую не может проходить поток газа.

Экспериментально установлено также., b1

35 что при величине отношения — больше

Ь2

1,01 и меньше I,04 величина теплопроводности уменьшается в 2 раза. При величине

b) соотношения — меньше 1,01 ширина лент

Ь2

2 и 3 становится практически одинаковой, Ь1 аналогично прототипу, а при — более 1,04

b2 может произойти загиб ленты, что приведет, в свою очередь, к увеличению гидравлического сопротивления насадки.

В описываемой насадке ленты 2 и 3 выполнены с разными углами наклона рифов

5, причем отношение углов рифления пер50 вой и второй лент 2 и 3 составляет — 1,05-1,6.

Это обусловлено тем, что при прохождении потока газа по одному рифу 5, часть потока при пересечении рифов 5 встречается с потоком, проходящим по другому рифу

5, и турбулиэирует его, увеличивая.коэффи-. циент теплоотдачи. л

1677453

В тоже время, при переходе потока газа с одного потока диска на другой происходит изменение направления потока, при этом увеличивается коэффициент сопротивления беэ увеличения коэф ициента теплоотдачи.

При значениях более 1 и менее 1,6 улучшается процесс теплообмена насадки.

При @ менее 1,05 углы рифления становятВ1 ся равны, что соответствует прототипу, а при @ более 1,6 происходит значительное

В1 увеличение гидравлического сопротивления, которое опережает рост коэффициента теплоотдачи, и дальнейшее увеличение соотношения В- нецелесообразно.

В1

Таким образом, реализация описываемой насадки в регенераторах и соответственно в газоразделительных установках приводит к интенсификации процесса теплообмена за счет уменьшения осевой теплонроводности и гидравлического сопротивления насадки. В результате повышается эффективность работы насадки и регенератора в целом по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Насадка регенератора по авт. св. М

630514, отличающаяся тем, что, с

5 целью повышения эффективности путем снижения осевой теплопроводности и гидравлического сопротивления, каждая лента в сдвоенной выполнена с геометрическими параметрами, выбираемыми иэ следующих

10 соотношений:

I — =0,35 — 0,6 - =0,7 — 0,95 и

1щ

= 1,01 — 1,04 = 1,05 — 1,6, где l1 — смещение прорезей в смежных рядах на каждой ленте диска;

I>- шаг размещения прорезей в каждом ряду одной ленты;

20 Iop — длина прорезей;

b1 — ширина первой ленты в сдвоенной;

bz — ширина второй ленты;

F31 — угол рифления первой ленты;

Д вЂ” угол рифл ения второй ленты. 7R

1677453

Составитель Т.Неверова

Редактор И.Трубченко Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Заказ 3103 Тираж 336 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Пройзводственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101