Теплообменник отжигательной печи для теплообмена между двумя текучими средами
Изобретение относится к теплотехнике и может применяться в теплообменниках отжигательной печи для теплообмена между двумя текучими средами. Теплообменник содержит трубчатый профиль с расположенными на наружной поверхности теплообменными ребрами, снабженный, по меньшей мере, на одном торце соединительным фланцем с, по меньшей мере, одним проточным отверстием для одной из обеих текучих сред, в частности для горячего газа. Для обеспечения оптимальных конструкционных соотношений предложено использовать в качестве профиля фасонную трубу из фальцованного металлического листа, теплообменные ребра которого, расположенные в продольном направлении профиля, образованы гофрированным профилем, в частности гофрированными поверхностями фальцованного металлического листа. Технический результат - создание теплообменника, пригодного для образования высокодинамичных температурных колебаний. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники
Изобретение относится к теплообменнику отжигательной печи для теплообмена между двумя текучими средами, содержащему трубчатый профиль с теплообменными ребрами на наружной поверхности, по меньшей мере, на одном торце которого расположен соединительный фланец с, по меньшей мере, одним проточным отверстием для одной из обеих текучих сред, в частности для горячего газа.
Уровень техники
При термообработке отжигаемого металлического материала проводится как сама термообработка, так и при необходимости требуемое последующее охлаждение в атмосфере защитного газа, в большинстве случаев азота или водорода или смеси этих обоих газов. При этом постоянно для обеспечения надлежащей свободной от примесей и вызывающих окисление веществ атмосферы защитного газа подвод и отвод тепла проводится до настоящего времени обычно с помощью устойчивых к высокой температуре теплообменников из литых материалов или керамики. Через такие теплообменники или рекуператоры пропускаются горячие газы, в частности горючие газы и тому подобное, при этом горячий газ отдает тепло теплообменнику, который в свою очередь отдает это тепло через свои наружные охлаждающие ребра, например, в камеру отжига и тому подобное. При использовании известных состоящих из стальных труб теплообменников это происходит в результате того, что эти трубы имеют на своей наружной поверхности охлаждающие ребра для увеличения площади поверхности. Правда, недостатком известных теплообменников является то, что они изготовлены из массивного жаропрочного материала, например отливок или керамики, вследствие чего не только возрастает время нагрева теплообменника из-за его большой термической массы, но также создается препятствие для особо резких динамических колебаний температуры из-за большой теплоаккумулирующей способности и снижается кпд установки.
С учетом упомянутого выше уровня техники в основу изобретения была положена задача по созданию теплообменника для отжигательной печи, пригодного для образования высокодинамичных температурных колебаний, которые необходимы, в частности, при термообработке отжигаемого материала.
Описание изобретения
Указанная задача решается изобретением в результате того, что профиль представляет собой фасонную трубу из фальцованного металлического листа, теплообменные ребра которой, расположенные по длине фасонной трубы, образованы гофрированным профилем, в частности волнистыми поверхностями фальцованного металлического листа.
Благодаря изобретению обеспечивается возможность особо простого и дешевого изготовления пригодного для отжигательной печи теплообменника, который при особо низкой материалоемкости и, следовательно, низком весе позволяет обеспечить именно благодаря своей более низкой внутренней теплоаккумулирующей способности особенно динамические температурные колебания в отжигательной печи. Вследствие того, что профиль представляет собой фасонную трубу из фальцованного металлического листа, в теплообменнике согласно изобретению возрастает не только площадь его наружной поверхности, как это имеет место в уровне техники, но также и площадь его внутренней поверхности, вследствие чего содержащаяся в горячем газе энергия, во-первых, эффективнее используется и, во-вторых, могут быть обеспечены в теплообменниках одинакового размера с известными из уровня техники теплообменниками более значительные потоки тепловой энергии. Если передаче подлежат одинаковые количества энергии, что и в уровне техники, то в основе изобретения лежит преимущество, заключающееся в том, что применяться могут менее крупные и более легкие теплообменники. Вследствие незначительной толщины стенки теплообменника согласно изобретению теплопроводностью материала теплообменника можно практически пренебречь, при этом кпд теплообменника повышается на значительную величину.
Для более эффективного использования содержащейся в горячем газе энергии или для повышения теплообмена между текучими средами и теплообменником ребра теплообменника на внутренней и/или наружной поверхности фасонной трубы могут быть дополнены заверителями, обеспечивающими повышенный теплообмен в результате придания турбулентности потоку текучей среды.
В наиболее простом случае фасонная труба может быть снабжена на обоих торцах соединительным фланцем с, по меньшей мере, одним проточным отверстием для одного из обоих профилей и во время работы через теплообменник будет протекать теплоноситель в виде текучей среды в осевом направлении.
В качестве альтернативы фасонная труба может быть снабжена на одном из своих обоих торцов соединительным фланцем с, по меньшей мере, одним проточным отверстием для одной из обеих проточных сред, причем другой из обоих торцов выполнен закрытым. Особенно оптимальные конструкционные соотношения достигаются в том случае, когда предусмотрено наличие соосной с профилем трубы для текучей среды, которая пропущена через соединительный фланец и выступает в сторону закрытого торца. Через такую трубу для текучей среды последняя в качестве теплоносителя может поступать в теплообменник или выводиться из него, при этом через соосное отверстие в соединительном фланце она может быть выведена из теплообменника или подана в него. Благодаря этому могут быть созданы отжигательные печи с теплообменниками, занимающими особо малое пространство.
Проточное отверстие в теплообменнике согласно изобретению предназначено предпочтительно для жаровой трубы горелки, применяемой при необходимости с использованием части подогретого отработавшего воздуха теплообменника, т.е. части выходящего из теплообменника горячего газа, практически для дожигания.
Краткое описание чертежей
На чертеже изобретение схематически представлено с помощью примера своего выполнения. При этом изображено:
фиг.1 - теплообменник согласно изобретению в продольном разрезе,
фиг.2 - теплообменник на фиг.1 в разрезе по II-II на фиг.1,
фиг.3 - вариант конструкции теплообменника на фиг.1 в частичном продольном разрезе,
фиг.4 - увеличенный вид под углом на теплообменник на фиг.1.
Путь осуществления изобретения
Теплообменник 1 отжигательной печи для теплообмена между двумя текучими средами, а именно протекающим внутри теплообменника горячим газом 2 и нагреваемой теплообменником отжигательной печи внутренней средой, содержит, по меньшей мере, на одном торце 3 соединительный фланец 4 с, по меньшей мере, одним проточным отверстием 8 для одной из обеих текучих сред, в которое при необходимости может вставляться жаровая труба горелки. Теплообменник 1 выполнен из профиля, которым является согласно изобретению фасонная труба 5 из фальцованного металлического листа, теплообменные ребра 7 которой, расположенные в продольном направлении профиля и параллельно оси 6 фасонной трубы, состоят из гофрированного профиля, в частности гофрированных поверхностей фальцованного металлического листа.
Согласно примеру выполнения, приведенному на фигурах 1, 2, фасонная труба 5 снабжена на своих обоих торцах соединительным фланцем 4 с, по меньшей мере, одним проточным отверстием 8 для одной из обеих текучих сред, которая протекает через фасонную трубу 5 во время работы в направлении к оси 9 фасонной трубы.
Согласно примеру выполнения, представленному на фиг.3, фасонная труба 5 снабжена на одном из обоих торцов соединительным фланцем 4 с проточным отверстием 8 для одной из обеих текучих сред, а второй из обоих торцов закрыт металлическим листом 10. Также предусмотрена расположенная соосно фасонной трубе труба 11 для текучей среды, проходящая через соединительный фланец 4 и выступающая в сторону закрытого торца с металлическим листом 10. Горячий газ поступает по трубе 11 для текучей среды в теплообменник 1 и выходит из него через соосную кольцевую щель между трубой 11 для текучей среды и соединительным фланцем 4 через проточное отверстие 8.
Теплообменник 1 изготавливают фальцовкой металлического листа с привариванием наконечников, при этом фальцовка проводится без расширения по продольным сторонам профильных поверхностей.
1. Теплообменник отжигательной печи для теплообмена (1) между двумя текучими средами, содержащий трубчатый профиль с расположенными на наружной поверхности теплообменными ребрами, снабженный, по меньшей мере, на одном торце (3) соединительным фланцем (4) с, по меньшей мере, одним проточным отверстием (8) для одной из обеих проточных сред, в частности, для горячего газа, отличающийся тем, что профиль представляет собой фасонную трубу (5) из фальцованного металлического листа, теплообменные ребра (7) которой расположены в продольном направлении фасонной трубы и образованы гофрированным профилем фальцованного металлического листа.
2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что теплообменные ребра (7) снабжены завихрителями со стороны внутренней и/или наружной поверхности фасонной трубы.
3. Теплообменник по п.1 или 2, отличающийся тем, что фасонная труба (5) снабжена на обоих торцах соединительным фланцем (4) с, по меньшей мере, одним проточным отверстием (8) для одной из обеих текучих сред.
4. Теплообменник по п.1 или 2, отличающийся тем, что фасонная труба (5) снабжена на одном из торцов соединительным фланцем (4) с, по меньшей мере, одним проточным отверстием (8) для одной из обеих текучих сред и что другой из обоих торцов выполнен закрытым.
5. Теплообменник по п.4, отличающийся тем, что предусмотрена соосная с фасонной трубой труба (11) для текучей среды, пропущенная через соединительный фланец (4) и выступающая в сторону закрытого торца.
