Отражатель для конденсационного теплообменника и теплообменник, оснащенный таким отражателем

Авторы патента:


Отражатель для конденсационного теплообменника и теплообменник, оснащенный таким отражателем
Отражатель для конденсационного теплообменника и теплообменник, оснащенный таким отражателем
Отражатель для конденсационного теплообменника и теплообменник, оснащенный таким отражателем
Отражатель для конденсационного теплообменника и теплообменник, оснащенный таким отражателем
Отражатель для конденсационного теплообменника и теплообменник, оснащенный таким отражателем
Отражатель для конденсационного теплообменника и теплообменник, оснащенный таким отражателем
Отражатель для конденсационного теплообменника и теплообменник, оснащенный таким отражателем
Отражатель для конденсационного теплообменника и теплообменник, оснащенный таким отражателем
Отражатель для конденсационного теплообменника и теплообменник, оснащенный таким отражателем
Отражатель для конденсационного теплообменника и теплообменник, оснащенный таким отражателем

Владельцы патента RU 2718940:

СЕРМЕТА (FR)

Объектами изобретения являются отражатель для конденсационного теплообменника и теплообменник, оснащенный таким отражателем. Согласно изобретению этот отражатель (2) содержит две тарелки, переднюю (3) и заднюю (4), внутренняя сторона (311, 411) дна которых выполнена рельефной и имеет по меньшей мере одну циркуляционную канавку (34, 44), при этом обе тарелки соединены друг с другом с двух сторон от центральной перегородки (5) таким образом, что каждая канавка образует с указанной перегородкой канал, в котором должна циркулировать текучая среда-теплоноситель, при этом каналы передней и задней тарелок соединены через отверстие (50), выполненное в указанной центральной перегородке (5), таким образом, что указанная текучая среда-теплоноситель может циркулировать от входного патрубка (40) к выходному патрубку (30) через указанные каналы, проходя с двух сторон от указанной центральной перегородки. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 13 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области конденсационных теплообменников с водяными трубами.

В частности, изобретение относится к отражателю для теплообменника этого типа и к теплообменнику, оснащенному этим отражателем.

Уровень техники

Пример выполнения известного конденсационного теплообменника представлен в продольном разрезе на прилагаемой фиг. 1.

Этот теплообменник 1 содержит газонепроницаемый кожух 10, ограничивающий замкнутый объем, внутри которого установлены два пучка 12а, 12b теплообменных труб и средства 11 производства горячих газов или подачи горячих газов, такие как горелка (в частности, газовая или мазутная горелка), закрепленная на крышке 110, которая закрывает переднюю сторону теплообменника.

Кожух 10 имеет приблизительную цилиндрическую форму с продольной осью Х-Х'.

Оба пучка 12а, 12b являются пучками геликоидальных коаксиальных труб с осью Х-Х', состыкованных между собой, при этом первый пучок 12а выполняет роль первичного теплообменника, а второй 12b - вторичного теплообменника. Эти трубы выполнены из теплопроводящего материала, такого как металл. Предусмотрены также не показанные на фигурах средства для обеспечения циркуляции нагреваемой текучей среды-теплоносителя, такой как вода, внутри указанных труб.

Кроме того, кожух 10 теплообменника содержит газоотводный патрубок 13 для удаления газообразных продуктов горения.

Между двумя пучками 12а, 12b труб установлен отражатель 14.

Этот отражатель 14 содержит диск 140 из изолирующего и огнеупорного материала, например, на основе волокон кремнезема, удерживаемый дискообразной арматурой 141 в виде тонкой пластины большего диаметра. Кольцевой периферический бортик арматуры 141 вставлен и закреплен герметично по отношению к газам между двумя концами пучков 12а и 12b.

Таким образом, отражатель 14 делит объем, ограниченный кожухом 10, на камеру 15, называемую «камерой сгорания» и содержащую горелку 11, и на так называемую «конденсационную» камеру 16, которая проходит от этого отражателя 14 до газоотводного патрубка 13.

Отражатель 14 играет две роли, а именно изменяет траекторию горячих газов, производимых горелкой 11, и термически изолирует конденсационную камеру 16.

Таким образом, горячие газы, производимые горелкой 11, проходят через промежутки между витками труб первичного пучка 12а в направлении изнутри наружу (стрелки j1), затем между витками труб вторичного пучка 12b, но на этот раз снаружи внутрь (стрелки j2).

Кроме того, температура отражателя 14 со стороны камеры 15 сгорания составляет примерно 900°С-1000°С, тогда как со стороны конденсационной камеры 16 она составляет всего 100°С-150°С.

Вместе с тем, для повышения общего КПД теплообменника 1 эта температура должна быть еще ниже.

Кроме того, во время фаз работы горелки 11 огнеупорный материал диска 140 обычно излучает в камеру 15 сгорания, что способствует образованию загрязнителей, таких как оксиды азота (NOx) и моноксид углерода (СО), и эти загрязнители удаляются затем вместе с выходящими из теплообменника дымами.

Наконец, срок службы диска 140 меньше, чем срок службы пучков труб 12а, 12b, поэтому его необходимо заменять после нескольких лет работы во время обслуживания теплообменника, что приводит к увеличению эксплуатационных расходов.

Раскрытие сущности изобретения

Изобретение призвано устранить вышеупомянутые недостатки известных технических решений и, в частности:

- повысить КПД теплообменника при данной мощности,

- уменьшить выбросы загрязняющих веществ, таких как оксиды азота (NOx),

- исключить керамический диск отражателя, чтобы избежать его замены,

- уменьшить эксплуатационные расходы.

В связи с этим, объектом изобретения является отражатель для конденсационного теплообменника.

Согласно изобретению, этот отражатель содержит две так называемые «переднюю» и «заднюю» тарелки, центральную перегородку, входной патрубок и выходной патрубок, при этом каждая тарелка содержит дно, окруженное периферическим бортиком, при этом внутренняя сторона дна каждой тарелки выполнена рельефной и имеет по меньшей мере одну так называемую «циркуляционную» канавку, которая расположена по меньшей мере на части указанного дна, при этом обе тарелки соединены друг с другом герметично по отношению к текучим средам с двух сторон от указанной центральной перегородки таким образом, что их соответствующие вогнутые части обращены друг к другу и каждая циркуляционная канавка образует с указанной центральной перегородкой по меньшей мере один так называемый «циркуляционный» канал, в котором должна циркулировать текучая среда-теплоноситель, такая как вода, при этом обе тарелки и центральная перегородка выполнены из теплопроводящего материала, при этом первый из двух концов каждого циркуляционного канала передней тарелки, соответственно задней тарелки, гидравлически сообщается с выходным патрубком, соответственно входным патрубком, указанного отражателя, и второй конец каждого циркуляционного канала передней тарелки соединен со вторым концом канала задней тарелки через отверстие, выполненное в указанной центральной перегородке, таким образом, что указанная текучая среда-теплоноситель может циркулировать от входного патрубка к выходному патрубку через систему циркуляционных каналов, проходя с двух сторон от указанной центральной перегородки.

Благодаря отличительным признакам изобретения, текучая среда-теплоноситель, циркулирующая между задней стенкой и центральной перегородкой, охлаждает указанную заднюю стенку, что способствует понижению температуры дымов, обдувающих эту заднюю стенку, прежде чем выйти из теплообменника. Это позволяет повысить общий КПД теплообменника.

Кроме того, исключение диска из огнеупорного материала позволяет, с одной стороны, устранить его радиационный эффект и, следовательно, существенно сократить выбросы загрязняющих частиц и, с другой стороны, увеличить срок службы теплообменника, поскольку нет необходимости в его замене.

Согласно другим предпочтительным и не ограничивающим признакам изобретения, рассматриваемым отдельно или в комбинации:

- циркуляционный канал или циркуляционные каналы передней тарелки и циркуляционный канал или циркуляционные каналы задней тарелки являются симметричными относительно плоскости симметрии, проходящей через указанную центральную перегородку, таким образом, что текучая среда-теплоноситель циркулирует в циркуляционном канале или циркуляционных каналах передней тарелки противотоком относительно направления, в котором она циркулирует в находящемся напротив канале или находящихся напротив каналах задней тарелки;

- дно передней тарелки и дно задней тарелки выполнены рельефными так, чтобы образовать кольцевую периферическую канавку, называемую соответственно «сборной канавкой» и «распределительной канавкой», которая проходит вокруг указанных циркуляционных канавок, при этом обе тарелки соединены с двух сторон центральной перегородки таким образом, что сборная и распределительная канавки образуют с указанной центральной перегородкой соответственно сборный канал и распределительный канал, при этом входной патрубок выходит в указанный распределительный канал, а выходной патрубок выходит в указанный сборный канал, при этом указанные распределительный и сборный каналы дополнительно оснащены внутри отражающей перегородкой, которая позволяет направлять текучую среду-теплоноситель из распределительного канала в циркуляционные каналы задней тарелки и соответственно из циркуляционных каналов передней тарелки в сборный канал;

- циркуляционный канал или циркуляционные каналы имеют форму спирали;

- циркуляционный канал или циркуляционные каналы имеют форму змеевика;

- циркуляционный канал или циркуляционные каналы имеют прямолинейную форму;

- передняя и задняя тарелки содержат по меньшей мере два циркуляционных канала, расположенных рядом друг с другом в виде спирали, внутри которых параллельно циркулирует текучая среда-теплоноситель, при этом первые концы указанных циркуляционных каналов передней тарелки выходят в сборный канал, и первые концы указанных циркуляционных каналов задней тарелки выходят в распределительный канал.

Объектом изобретения является также конденсационный теплообменник, содержащий по меньшей мере один пучок, состоящий из одной трубы или из группы состыкованных и выполненных в виде спирали труб, причем эта труба выполнена из теплопроводящего материала, причем этот пучок или эти пучки установлен(ы) неподвижно внутри газонепроницаемого кожуха, причем этот кожух оснащен газоотводным патрубком, при этом предусмотрены средства для обеспечения циркуляции по меньшей мере одной нагреваемой текучей среды-теплоносителя, такой как вода, внутри указанного пучка или указанных пучков труб, при этом теплообменник содержит также отражатель, расположенный на конце указанного пучка из по меньшей мере одной трубы или вставленный между двумя из этих смежных пучков, и средства подачи или средства производства горячих газов.

Согласно изобретению, указанный отражатель является описанным выше отражателем, и указанные средства подачи или средства производства горячих газов расположены таким образом, чтобы указанные горячие газы обдували наружную сторону передней тарелки отражателя, затем проходили радиально или приблизительно радиально через пучок из трубы или группы труб, находящийся на входе указанного отражателя, проходя через промежутки, разделяющие витки, изнутри наружу, и, наконец, обдували наружную сторону задней тарелки указанного отражателя, прежде чем выйти через указанный газоотводный патрубок.

Согласно другим предпочтительным и не ограничительным признакам изобретения, рассматриваемым отдельно или в комбинации:

- выходной патрубок указанного отражателя гидравлически сообщается по меньшей мере с одним из пучков труб, поэтому в отражателе и в пучке или пучках труб циркулирует одна и та же текучая среда-теплоноситель;

- наружный диаметр отражателя идентичен или по существу идентичен наружному диаметру пучка или пучков труб, и длина между двумя концами входного патрубка и выходного патрубка отражателя идентична или по существу идентична длине между двумя концами устьев трубы каждого пучка труб;

- отражатель вставлен между двумя пучками из трубы или групп труб, при этом пучок, находящийся на входе отражателя, выполняет роль первичного теплообменника, и пучок, находящийся на выходе отражателя относительно направления потока горячих газов, выполняет роль вторичного теплообменника таким образом, что горячие газы обдувают наружную сторону передней тарелки отражателя, затем проходят радиально или приблизительно радиально через пучок из трубы или групп труб первичного теплообменника через промежутки, разделяющие витки, изнутри наружу, затем проходят радиально или приблизительно радиально через пучок из трубы или групп труб вторичного теплообменника через промежутки, разделяющие витки, снаружи внутрь и, наконец, обдувают наружную сторону задней тарелки указанного отражателя, прежде чем выйти через указанный газоотводный патрубок;

- стенка трубы или труб пучка труб имеет уплощенное и овальное прямое сечение, большая ось которого является перпендикулярной или приблизительно перпендикулярной к оси спирали, тогда как ширина промежутка, разделяющего два смежных витка, является постоянной и меньшей, чем толщина указанного прямого сечения.

Краткое описание чертежей

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых в качестве неограничивающего примера представлен возможный вариант осуществления.

На этих чертежах, кроме описанной выше фиг. 1:

На фиг. 2 показан заявленный отражатель, вид в перспективе;

на фиг. 3 показаны различные составные элементы отражателя, изображенного на фиг. 2, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;

на фиг. 4 показана часть заявленного отражателя, вид в разрезе по плоскости сечения, проходящей через линию IV-IV фиг. 2;

на фиг. 4а показана деталь, изображенная на фиг. 4;

на фиг. 5а и 5b показаны виды спереди изнутри двух тарелок, образующих заявленный отражатель;

на фиг. 6 показаны различные составные элементы теплообменника согласно первому варианту осуществления изобретения, причем этот теплообменник оснащен заявленным отражателем, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;

на фиг. 7 и 8 показан теплообменник, представленный на фиг. 6, виды в продольном вертикальном разрезе, соответственно по плоскостям, проходящим через линии VII-VII и VIII-VIII на фиг.6;

на фиг. 9 показан теплообменник согласно второму варианту осуществления изобретения, вид в продольном разрезе;

на фиг. 10, 11 и 12 схематично показаны три других варианта осуществления заявленных отражателей, виды спереди.

Осуществление изобретения

Далее следует более подробное описание первого варианта осуществления заявленного отражателя 2.

Как показано на фиг. 3, отражатель 2 содержит две тарелки, называемые «передней» 3 и «задней» 4, центральную перегородку 5 и два патрубка, а именно входной патрубок 40 и выходной патрубок 30.

Передняя тарелка называется так, потому что она должна быть обращена к горелке, когда отражатель 2 установлен в теплообменнике.

Различные составные элементы отражателя 2 выполнены из теплопроводящего материала, например, из металла, предпочтительно из нержавеющей стали. Их можно также выполнить, например, из алюминия.

Задняя тарелка 4 содержит дно 41, окруженное периферическим бортиком 42, который расположен перпендикулярно или по существу перпендикулярно к этому дну.

Дно 41 имеет круглую или по существу круглую форму. Периферический бортик 42 следует контуру дна 41.

Входной патрубок 40 является трубой. Предпочтительно он посажен и закреплен сваркой в отверстии 420, выполненном в бортике 42.

Дно 41 имеет внутреннюю сторону 411 и наружную сторону 412.

Внутренняя сторона 411 выполнена рельефной таким образом, что имеет по меньшей мере одну так называемую «циркуляционную» канавку 44 (например, пять канавок, расположенных в виде спирали, как показано на фиг. 2 и 3), которая выходит с вогнутой стороны задней тарелки 4. Число и конфигурация этих канавок 44 могут меняться, что будет описано ниже. Предпочтительно поперечное сечение циркуляционной канавки 44 является полукруглым или по существу полукруглым, как показано на фиг. 4.

Кроме того, предпочтительно внутренняя сторона 411 выполнена также рельефной таким образом, что имеет вдоль периферического бортика 42 кольцевую канавку 45, называемую «распределительной», которая тоже выходит с вогнутой стороны задней тарелки 4 и которая имеет более значительные размеры, чем циркуляционная канавка или циркуляционные канавки 44 (в частности, является более глубокой и более широкой), как показано на фиг. 4.

Передняя тарелка 3 является симметричной относительно задней тарелки 4 за исключением отражающей перегородки, которая будет описана ниже. Поэтому ее подробное описание опускается. Одни и те же элементы имеют одинаковые цифровые обозначения, в которых первая цифра 4 заменена цифрой 3. Так, передняя тарелка 3 содержит дно 31, бортик 32, отверстие 320 для установки выходного патрубка 30, внутреннюю сторону 311, наружную сторону 312, по меньшей мере одну циркуляционную канавку 34 и так называемую «сборную» кольцевую периферическую канавку 35, причем все эти канавки показаны на фиг. 4.

Предпочтительно тарелки 3 и 4 выполнены посредством штамповки из металлического листа. Таким образом, дно 31, 41 выполнено посредством деформации, и на наружной стороне 312, 412 рельефно выступают канавки, выполненные на внутренней стороне 311, 411.

Предпочтительно центральная перегородка 5 выполнена из тонкого металлического листа. Она имеет контур, повторяющий контур дна 31, 41 тарелок 3 и 4. В ней выполнено множество отверстий 50, роль которых будет пояснена ниже.

Перегородка 5 имеет переднюю сторону 53 и заднюю сторону 54.

Передняя 3 и задняя 4 тарелки соединены друг с другом с двух сторон от центральной перегородки 5 герметично по отношению к текучим средам, при этом их соответствующие вогнутые части обращены друг к другу.

Как показано на фиг. 4, концы боковых периферических бортиков 32, 42 обеих тарелок 3, 4 закреплены на окружности центральной перегородки 5 при помощи сварного шва 51.

Кроме того, соединение производят таким образом, чтобы оба края (контура) каждой из циркуляционных канавок 34 или 44 входили в контакт соответственно с передней стороной 53 и с задней стороной 54 плоской центральной перегородки 5 и были закреплены на ней посредством точечной сварки или сварного шва 52. Это же относится и к двум распределительным канавкам 35, 45.

В примере осуществления, представленном на фиг. 2-5b, где тарелки 3, 4 являются симметричными с двух сторон от центральной перегородки 5, отмечается, что сварной шов 52 соединяет сразу обе тарелки и перегородку 5, что упрощает способ изготовления.

После соединения обеих тарелок 3, 4 и центральной перегородки 5 циркуляционные канавки 33, 44 образуют (ограничивают) вместе с указанной перегородкой 5 циркуляционные каналы 36, соответственно 46, тогда как сборная 35 и распределительная 45 канавки образуют с этой перегородкой 5 сборный 37 и распределительный 47 каналы (см. фиг. 4 и 4а).

Далее со ссылками на фиг. 5а и 5b следует описание частного варианта осуществления отражателя.

На фиг. 5а показано, что тарелка 4 содержит пять смежных циркуляционных канавок, расположенных вместе в виде спирали и проходящих от периферической распределительной канавки к центру тарелки. Они образуют вместе с не показанной на фигуре перегородкой 5 пять циркуляционных каналов 46а, 46b, 46c, 46d и 46е, при этом канал 46а находится наиболее снаружи.

Эти пять циркуляционных каналов 46а, 46b, 46c, 46d и 46е выходят в распределительный канал 45 на уровне одного из своих двух концов, называемого «первым концом», и эти первые концы обозначены соответственно 461а, 461b, 461c, 461d и 461е. Их соответствующие противоположные концы обозначены 462а, 462b, 462c, 462d и 462е.

Кроме того, отражающая перегородка 48 соединяет наружную точку конца 461а наиболее наружного канала 46а с бортиком 42.

Она расположена таким образом, что отделяет поток, поступающий через входной патрубок 40, от потока, который проходит через весь распределительный канал 47 и который должен поступать в каналы 46а-46е.

На фиг. 5b показана тарелка 3, которая является почти симметричной относительно тарелки 4 и подробное описание которой опускается. Первый и второй концы пяти циркуляционных каналов 36а, 36b, 36c, 36d и 36е обозначены соответственно 361а, 361b, 361c, 361d, 361е и 362а, 362b, 362c, 362d, 362е, а отражающая перегородка имеет обозначение 38.

Эта перегородка 38 имеет форму, слегка отличающуюся от перегородки 48. Она соединяет бортик 32 с наружной точкой первого конца 361а наиболее наружного канала 36а, но расположена таким образом, что отделяет потоки, выходящие из различных циркуляционных каналов 36а-36е, от потока, собирающегося в сборном канале 37, после его прохождения в этом канале, чтобы направить этот поток в сторону выходного патрубка 30.

Кроме того, в центральной перегородке 5 напротив соответствующих вторых концов 462а, 462b, 462c, 462d, 462е и 362а, 362b, 362c, 362d, 362е различных каналов выполнены пять отверстий 50a, 50b, 50c, 50d, 50e (см. фиг. 3).

Далее следует описание циркуляции текучей среды-теплоносителя, такой как вода, внутри отражателя 2.

Текучая среда поступает в отражатель через входной патрубок 40 (стрелка i1), проходит по всему распределительному каналу 47 (стрелки i2), затем распределяется по пяти циркуляционным каналам 46а, 46b, 46c, 46d и 46е, внутри которых циркуляция происходит параллельно (стрелки i3). Это способствует уменьшению потерь напора. Текучая среда направляется при помощи изогнутой отражающей перегородки 48.

Как только текучая среда достигает вторых концов 462а, 462b, 462c, 462d, 462е, она проходит через перегородку 5 по соответствующим пяти отверстиям 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, поступает в пять циркуляционных каналов 36а, 36b, 36c, 36d и 36е (стрелки i4 на фиг. 5b) и выходит из них на их соответствующих концах 361а, 361b, 361c, 361d, 361е. Затем текучая среда-теплоноситель скапливается в сборном канале 37 (стрелки i5), ударяется в отражающую перегородку 37, от которой она направляется (стрелки i6) к выходному патрубку 30, из которого она выходит наружу (стрелки i7).

Учитывая симметричную форму каналов тарелок 3, 4, текучая среда циркулирует противотоком (стрелки i3, i4) в каждой паре каналов 36а, 46а до 36е, 46е, находящихся с двух сторон от центральной перегородки 5 (см. также фиг. 4а).

Описанный вариант осуществления не является ограничивающим, и можно выполнить более или менее пяти циркуляционных каналов. Например, тарелка 4, показанная на фиг. 10, содержит только один выполненный спиралевидно циркуляционный канал 46а.

Если обратиться к фиг. 11 и 12, то можно заметить, что траектория циркуляционных каналов на дне тарелок не ограничивается спиралевидной формой и может иметь любую другую форму, например, форму змеевика (фиг. 11) или прямолинейную форму (например, шесть параллельных каналов 46а-46f на фиг. 12).

Независимо от формы циркуляционных каналов, они выполнены таким образом, что проходят по меньшей мере на части дна 31, 41 и предпочтительно на всей поверхности внутри сборного или распределительного каналов.

Наконец, необходимо отметить, что симметричное распределение каналов с двух сторон от перегородки 5 является предпочтительным для упрощения сварки, но не является обязательным. Циркуляционный канал или циркуляционные каналы, выполненный(ые) в передней тарелке 3, могут иметь форму, отличную от формы циркуляционного канала или циркуляционных каналов в задней тарелке 4.

Описанный выше отражатель предназначен для установки в конденсационном теплообменнике.

Далее со ссылками на фиг. 6-9 следует описание такого теплообменника.

Повторное описание конструктивных элементов, идентичных элементам, описанным для известного теплообменника со ссылками на фиг. 1, опускается, и они имеют такие же цифровые обозначения. Заявленный теплообменник имеет обозначение 1'. На фиг. 6 отдельно показаны две части 10а, 10b кожуха 10.

Теплообменник, показанный на фиг. 6-8, содержит два коаксиальных пучка состыкованных труб, из который один пучок 12а выполняет роль первичного теплообменника, а второй 12b - вторичного теплообменника. Пучок 12а содержит две смежные трубы, образующие спираль с осью X-X'. Пучок 12b содержит только одну трубу, тоже намотанную в виде спирали с осью X-X'.

Трубы выполнены из теплопроводящего материала.

Предпочтительно трубы имеют уплощенное овальное прямое сечение, большие стороны которого перпендикулярны к оси X-X'.

Предпочтительно, приливы (не показаны), имеющиеся на больших сторонах труб, выполняют роль распорок и позволяют ограничить между каждым витком спирали промежуток 121 калиброванной величины, который является по существу постоянным и меньшим толщины Е прямого сечения труб (см. фиг. 7 и 8).

Каждая труба имеет прямые концевые участки, то есть участки с прямолинейной осью и с постепенно меняющимся сечением, выходная концевая часть (устье) которых является круглой.

Три трубы, образующие различные пучки 12а, 12b, являются идентичными, имеют одинаковую длину, одинаковый диаметр трубы и одинаковый диаметр спирали, как показано на фиг. 6. Они расположены в кожухе 10а, 10b таким образом, что продольные оси их соответствующих устьев 120 находятся в одной плоскости Р.

Предпочтительно размеры заявленного отражателя 2 рассчитаны таким образом, чтобы его наружный диаметр D1 был идентичен или по существу идентичен наружному диаметру D2 пучков 12а, 12b труб. Точно так же, предпочтительно соответствующие наружные диаметры D3 и D4 выходного 30 и входного 40 патрубков (см. фиг. 2) являются идентичными выходному диаметру D5, D6 устьев 120 пучков 12а, 12b труб. Наконец, длина L1 между двумя концами входного 40 и выходного 30 патрубков (см. фиг. 2) предпочтительно является идентичной длине L2 между двумя концами двух устьев 120 каждой спирали пучков 12а, 12b труб (см. фиг. 6).

Предпочтительно толщина Е1 отражателя 2 в его наиболее толстой части (на уровне сборного 35 и распределительного 45 каналов) идентична или по существу идентична толщине Е2 спирали трубы (см. фиг. 7 и 8).

Таким образом, геометрия отражателя 2 позволяет разместить его в теплообменнике 1' на месте трубы, которую он предпочтительно заменяет одновременно с отражателем 14 и его огнеупорным изолятором из известного технического решения.

Соединение пучков 12а, 12b труб и отражателя 2 со средствами обеспечения циркуляции текучей среды-теплоносителя описано ниже со ссылками на фиг. 6 и 8.

Кожух 10 содержит два боковых коллектора 17, 18, которые обеспечивают классическое подсоединение теплообменника 1' к магистрали подачи предназначенной для нагрева холодной текучей среды, переход этой текучей среды из одной трубы в другую и удаление нагретой текучей среды.

Входные и выходные устья труб герметично запрессованы в соответствующие отверстия, выполненные в кожухе 10, и выходят внутрь коллекторов 17, 18.

Входной-выходной коллектор 17 содержит входную камеру 171 и выходную камеру 172, выполненные с возможностью соединения с патрубком подачи предназначенной для нагрева текучей среды и, соответственно, с патрубком удаления нагретой текучей среды.

Входная камера 171 соединена с входным устьем 120 пучка 12b труб и с входным патрубком 40, в которые поступает предназначенная для нагрева текучая среда. Выходная камера 172 соединена с выходными устьями 12 пучка 12а труб, через которые выходит нагретая текучая среда.

Противоположный коллектор 18 содержит единую переходную камеру 180, которая соединена одновременно с устьями 120 пучков 12а, 12b и с выходным патрубком 30. Следовательно, патрубок 30 гидравлически сообщается с пучком 12а.

Поступающий в камеру 17 поток (стрелки k1) делится на два потока, каждый из которых проходит через пучок 12b и отражатель 2, которые затем соединяются в камере 180 и переходят (стрелки k2) в трубы пучка 12а, после чего проходят (стрелки k3) в камеру 172 и выходят из этой камеры.

В вышеупомянутом варианте осуществления в отражателе 2 и в пучках 12а и 12b труб циркулирует одна и та же текучая среда-теплоноситель, однако можно предусмотреть два отдельных источника текучей среды-теплоносителя, один для отражателя 2 и другой для пучка 12а, 12b труб.

Горячие газы следуют по тому же пути, который был описан со ссылками на фиг. 1. Они проходят противотоком относительно текучей среды-теплоносителя (см. стрелки j1, j2 на фиг. 8).

Далее со ссылками на фиг. 9 следует описание еще одного варианта осуществления теплообменника, обозначенного 1''. Он отличается от теплообменника 1' тем, что не содержит пучка 12b труб, выполняющего роль вторичного теплообменника, на выходе (относительно направления циркуляции горячих газов) отражателя 2. В остальном он является таким же, и одни и те же элементы имеют одинаковые цифровые обозначения.

В этом случае горячие газы после обдувания наружной стороны 312 передней тарелки 3 и прохождения через промежутки 121 между витками первичного пучка 12а выходят напрямую, обдувая наружную сторону 412 задней тарелки 4, при контакте с которой они охлаждаются, после чего выходят через патрубок 13.

Описанный выше отражатель 2 можно также использовать в теплообменнике с двумя пучками труб, один из которых расположен вокруг горелки, а другой параллельно рядом, как описано в документе FR 2 843 189, или в теплообменнике с тремя пучками труб, два из которых расположены вокруг горелки, а третий параллельно рядом с двумя первыми, как описано в документе FR 2 913 105.

Во всех описанных вариантах осуществления преимуществом заявленного отражателя является то, что его две наружные поверхности 312, 412 охлаждаются за счет полностью контролируемой циркуляции воды во всех циркуляционных каналах 36а-36е и 46а-46е. Это позволяет избегать любой горячей точки.

Кроме того, температура выходящих газов существенно понижается при контакте с наружной поверхностью 412 задней тарелки 4. Таким образом, выходная температура газов (дымов) является близкой и даже равной температуре воды, которая заходит в теплообменник (около 30°С). Степень конденсации в камере 15 сгорания и в конденсационной камере 16 повышается.

Наконец, выбросы оксидов азота (NOx) примерно на 20% меньше по сравнению с теплообменником с известным отражателем из огнеупорного материала.

1. Отражатель (2) для конденсационного теплообменника, характеризующийся тем, что содержит две так называемые «переднюю» (3) и «заднюю» (4) тарелки, центральную плоскую перегородку (5), входной патрубок (40) и выходной патрубок (30), при этом каждая тарелка (3, 4) содержит дно (31, 41), окруженное периферическим бортиком (32, 42), при этом внутренняя сторона (311, 411) дна каждой тарелки выполнена рельефной и имеет по меньшей мере одну так называемую «циркуляционную» канавку (34, 44), которая расположена по меньшей мере на части указанного дна, при этом обе тарелки (3, 4) соединены друг с другом герметично по отношению к текучим средам с двух сторон от указанной центральной перегородки (5) таким образом, что их соответствующие вогнутые части обращены друг к другу и каждая циркуляционная канавка (34, 44) образует с указанной центральной перегородкой (5) по меньшей мере один так называемый «циркуляционный» канал (36а, 36b, 36c, 36d, 36е, 46а, 46b, 46c, 46d, 46е), в котором должна циркулировать текучая среда-теплоноситель, такая как вода, при этом обе тарелки и центральная перегородка выполнены из теплопроводящего материала, при этом первый (361а, 361b, 361c, 361d, 361е, 461а, 461b, 461c, 461d, 461е) из двух концов каждого циркуляционного канала (36а, 36b, 36c, 36d, 36е, 46а, 46b, 46c, 46d, 46е) передней тарелки (3), соответственно задней тарелки (4), гидравлически сообщается с выходным патрубком (30), соответственно входным патрубком (40), указанного отражателя, и второй конец (362а, 362b, 362c, 362d, 362е) каждого циркуляционного канала передней тарелки (3) соединен со вторым концом (462а, 462b, 462c, 462d, 462е) канала задней тарелки (4) через отверстие (50a, 50b, 50c, 50d, 50e), выполненное в указанной центральной перегородке, так, что указанная текучая среда-теплоноситель может циркулировать от входного патрубка (40) к выходному патрубку (30) через систему циркуляционных каналов, проходя с двух сторон от указанной центральной перегородки (5).

2. Отражатель по п. 1, характеризующийся тем, что циркуляционный канал или циркуляционные каналы (36а, 36b, 36c, 36d, 36е) передней тарелки (3) и циркуляционный канал или циркуляционные каналы (46а, 46b, 46c, 46d, 46е) задней тарелки (4) являются симметричными относительно плоскости симметрии, проходящей через указанную центральную перегородку (5), так, что текучая среда-теплоноситель циркулирует в циркуляционном канале или циркуляционных каналах передней тарелки (3) противотоком относительно направления, в котором она циркулирует в находящемся напротив канале или находящихся напротив каналах задней тарелки (4).

3. Отражатель по п. 1 или 2, характеризующийся тем, что дно (31) передней тарелки (3) и дно (41) задней тарелки (4) выполнены рельефными, образуя кольцевую периферическую канавку, называемую соответственно «сборной канавкой» (35) и «распределительной канавкой» (45), которая проходит вокруг указанных циркуляционных канавок (34, 44), при этом обе тарелки (3, 4) соединены с двух сторон центральной перегородки (5) так, что сборная (35) и распределительная (45) канавки образуют с указанной центральной перегородкой соответственно сборный канал (37) и распределительный канал (47), при этом входной патрубок (40) выходит в указанный распределительный канал (47), а выходной патрубок (30) выходит в указанный сборный канал (37), при этом указанные распределительный (47) и сборный (37) каналы дополнительно оснащены внутри отражающей перегородкой (48, 38), которая позволяет направлять текучую среду-теплоноситель из распределительного канала (47) в циркуляционные каналы (46а, 46b, 46c, 46d, 46е) задней тарелки (4) и соответственно из циркуляционных каналов (36а, 36b, 36c, 36d, 36е) передней тарелки (3) в сборный канал (37).

4. Отражатель по любому из пп. 1-3, характеризующийся тем, что циркуляционный канал или циркуляционные каналы (36а, 36b, 36c, 36d, 36е, 46а, 46b, 46c, 46d, 46е) имеют форму спирали.

5. Отражатель по любому из пп. 1-3, характеризующийся тем, что циркуляционный канал или циркуляционные каналы (36а, 36b, 36c, 36d, 36е, 46а, 46b, 46c, 46d, 46е) имеют форму змеевика.

6. Отражатель по любому из пп. 1-3, характеризующийся тем, что циркуляционный канал или циркуляционные каналы (36а, 36b, 36c, 36d, 36е, 46а, 46b, 46c, 46d, 46е) имеют прямолинейную форму.

7. Отражатель по п. 3, характеризующийся тем, что передняя (3) и задняя (4) тарелки содержат по меньшей мере два циркуляционных канала (36а, 36b, 36c, 36d, 36е, 46а, 46b, 46c, 46d, 46е), расположенных рядом друг с другом и закрученных в виде спирали, внутри которых параллельно циркулирует текучая среда-теплоноситель, причем первые концы (361а, 361b, 361c, 361d, 361е) указанных циркуляционных каналов (36а, 36b, 36c, 36d, 36е) передней тарелки (3) выходят в сборный канал (37), при этом первые концы (461а, 461b, 461c, 461d, 461е) указанных циркуляционных каналов (46а, 46b, 46c, 46d, 46е) задней тарелки (4) выходят в распределительный канал (47).

8. Конденсационный теплообменник (1', 1''), содержащий по меньшей мере один пучок (12a, 12b), состоящий из одной трубы или из группы состыкованных труб, намотанных в виде спирали, причем эта труба выполнена из теплопроводящего материала, причем этот пучок или эти пучки установлен(ы) неподвижно внутри газонепроницаемого кожуха (10), причем этот кожух оснащен газоотводным патрубком (13), при этом имеются средства для обеспечения циркуляции по меньшей мере одной нагреваемой текучей среды-теплоносителя, такой как вода, внутри указанного пучка или указанных пучков (12a, 12b) труб, при этом теплообменник содержит также отражатель, расположенный на конце указанного пучка (12а) из по меньшей мере одной трубы или вставленный между двумя из этих смежных пучков (12a, 12b), и средства подачи или средства (11) производства горячих газов, отличающийся тем, что указанный отражатель (2) является отражателем по любому из пп. 1-8, при этом указанный отражатель (2) и указанные средства подачи или средства (11) производства горячих газов расположены так, чтобы указанные горячие газы обдували наружную сторону (312) передней тарелки (3) отражателя, затем проходили радиально или приблизительно радиально через пучок (12а) из трубы или группы труб, находящийся на входе указанного отражателя (2), проходя через промежутки (121), разделяющие витки, изнутри наружу, и, наконец, обдували наружную сторону (412) задней тарелки (4) указанного отражателя, прежде чем выйти через указанный газоотводный патрубок (13).

9. Теплообменник (1', 1'') по п. 8, отличающийся тем, что выходной патрубок (30) указанного отражателя (2) гидравлически сообщается по меньшей мере с одним из пучков (12а) труб так, что в отражателе (2) и в пучке или пучках (12а) труб циркулирует одна и та же текучая среда-теплоноситель.

10. Теплообменник (1', 1'') по п. 8 или 9, отличающийся тем, что наружный диаметр отражателя (2) идентичен или по существу идентичен наружному диаметру пучка или пучков (12a, 12b) труб, при этом длина (L1) между двумя концами входного патрубка (40) и выходного патрубка (30) отражателя (2) идентична или по существу идентична длине (L2) между двумя концами устьев (120) трубы каждого пучка (12a, 12b) труб.

11. Теплообменник (1', 1'') по одному из пп. 8-10, отличающийся тем, что отражатель (2) вставлен между двумя пучками (12a, 12b) из трубы или групп труб, при этом пучок (12а), находящийся на входе отражателя (2), выполняет роль первичного теплообменника, а пучок (12b), находящийся на выходе отражателя относительно направления потока горячих газов, выполняет роль вторичного теплообменника так, что горячие газы обдувают наружную сторону (312) передней тарелки (3) отражателя, затем проходят радиально или приблизительно радиально через пучок (12а) из трубы или группы труб первичного теплообменника через промежутки (121), разделяющие витки, изнутри наружу, затем проходят радиально или приблизительно радиально через пучок (12b) из трубы или групп труб вторичного теплообменника через промежутки (121), разделяющие витки, снаружи внутрь и, наконец, обдувают наружную сторону (412) задней тарелки (4) указанного отражателя, прежде чем выйти через указанный газоотводный патрубок (13).

12. Теплообменник (1', 1'') по одному из пп. 9-12, отличающийся тем, что стенка трубы или труб пучка (12a, 12b) труб имеет уплощенное и овальное прямое сечение, большая ось которого является перпендикулярной или приблизительно перпендикулярной к оси (Х-Х') спирали, при этом ширина промежутка, разделяющего два смежных витка, является постоянной и меньшей, чем толщина указанного прямого сечения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конденсационному теплообменнику (1), содержащему: по меньшей мере два концентричных пучка (5’, 5”) труб из теплопроводящего материала, внутри которых способна циркулировать текучая среда-теплоноситель, при этом каждый пучок (5, 5’) труб включает в себя ряд дугообразных труб (50, 50’); трубы каждого пучка (5, 5’) расположены в параллельных плоскостях с промежутком (53, 53’) между двумя соседними трубами (50, 50’); один коллектор (6) из теплопроводящего материала, с которым соединены два конца (51, 51’, 52, 52’) каждой трубы (50, 50’) различных пучков (5, 5’), причем этот коллектор (6) оснащен входным (61) и выходным (62) патрубками.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменнике (1) работающем на газе конденсирующего бойлера. Теплообменник (1), оснащенный соответствующим баком (2), по меньшей мере, одним пучком (3) труб, по меньшей мере, одним датчиком (4) температуры, при этом пучок (3) труб образован змеевиком, спирально намотанным вокруг центральной оси и образующим соответствующее число витков, ограничивающих камеру (300) сгорания, и имеет первый конец (31), который служит впуском для нагреваемой теплопередающей среды, и второй конец (32), который служит выпуском для теплопередающей среды, и перегородкой (5), приспособленной делить камеру (300) сгорания на первую детекторную камеру (310) и вторую конденсирующую камеру (320), отличающийся тем, что перегородка (5) представляет собой дисковидный элемент с наружным профилем (51) спиральной формы, снабженный слоем изоляционного материала (50); перегородка (5) может ввинчиваться вдоль витков пучка (3) труб, чтобы регулировать и варьировать размеры камер (310; 320).

Изобретение относится к конденсационному теплообменнику (1) для нагревания воды и/или для получения горячей воды для санитарно-гигиенических целей, содержащему, в параллельном соединении, первый внутренний змеевик (2) с гладкой поверхностью и второй внешний змеевик (3), где указанный второй змеевик (3) спирально обмотан вокруг указанного первого змеевика (2), и при этом внутри указанных первого (2) и второго (3) змеевиков независимо циркулирует текучая среда - теплоноситель, указанный первый змеевик (2) осуществляет теплообмен с дымовыми газами в основном посредством излучения и конвекции, а указанный второй змеевик (3) осуществляет теплообмен с дымовыми газами в основном за счет конденсации, и при этом указанный теплообменник отличается тем, что указанный второй змеевик имеет гладкую поверхность, указанный теплообменник (1) разделен изолирующей перегородкой (4) на первую, верхнюю, зону (1'), или зону горения, и на вторую, нижнюю, зону (1''), или зону конденсации; при этом указанная изолирующая перегородка (4) разделяет указанный теплообменник (1) на указанные две области (1', 1'') в отношении, задаваемом следующей формулой: 45%≤H1/L≤60%, где L представляет собой высоту теплообменника, а H1 - высоту первой зоны (1').

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при изготовлении профиля трубопровода для изготовления теплообменника (10) для конденсационного котла (20), отличающегося тем, что поперечное сечение профиля (1) имеет трапецеидальный участок (2), имеющий два основания (4, 5) и две боковые стороны (6, 7), и треугольный участок (3), имеющий основание (6) и две боковые стороны (8, 9), причем первая боковая сторона (6) трапецеидального участка (2) совпадает с основанием (6) треугольного участка (3), а вторая боковая сторона (7) и основания (4, 5) трапецеидального участка и боковые стороны (8, 9) треугольного участка (3) образуют внутренние стенки профиля (1), при этом первый угол (α), образованный между первым основанием (4) трапецеидального участка (2) и прилегающей к нему первой боковой стороной (8) треугольного участка (3), составляет от 45° до 135°, предпочтительно 90°, а второй угол (β), образованный между вторым основанием (5) трапецеидального участка (2) и прилегающей к нему второй боковой стороной (9) треугольного участка (3), составляет от 180° до 270°, предпочтительно 225°.

Раскрывается способ изготовления набора теплообменных блоков (1a-1d), имеющих тепловую мощность в пределах заданного диапазона от минимального до максимального значения, причем каждый теплообменный блок (1а-1d) содержит по меньшей мере один теплообменник (2), установленный в соответствующую оболочку (5), при этом множество теплообменников (2) набора имеет внутренний диаметр, по существу, постоянный при изменении тепловой мощности теплообменника (2) в пределах указанного диапазона значений тепловой мощности; и по меньшей мере один трубопровод (3) теплообменника (2) имеет радиальную протяженность витков, пропорциональную тепловой мощности теплообменника (2), так что при изменении его тепловой мощности аксиальная протяженность теплообменника (2) является, по существу, постоянной и равной аксиальной протяженности теплообменника (2), имеющего минимальную тепловую мощность в пределах диапазона значений тепловой мощности набора.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть применено в теплообменниках. Теплообменный блок содержит: оболочку (11), содержащую заднюю стенку (11d), переднюю стенку (22) и периферийную боковую стенку (11с); спиралевидный теплообменник (13), содержащий по меньшей мере один трубопровод для протекания первой теплопередающей текучей среды, свитый в множество витков вокруг продольной оси спирали, причем указанный теплообменник (13) установлен в указанной оболочке (11); зону подачи второй теплопередающей текучей среды, предназначенной для теплообмена с первой теплопередающей текучей средой, образованную в оболочке (11) коаксиально и внутри относительно указанного теплообменника (13); первую камеру (15) для приема второй теплопередающей текучей среды, образованную снаружи относительно указанного теплообменника (13) между радиально наружной стенкой теплообменника (13) и периферийной боковой стенкой (11с) оболочки (11); и вторую камеру (16) для приема второй теплопередающей текучей среды, по меньшей мере частично отграниченную по меньшей мере одним разделительным элементом (14).

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева технологических сред в нефтегазовой и других отраслях промышленности. Способ включает многостадийный нагрев теплоносителя газами окисления, при этом на каждую стадию подают часть теплоносителя и часть топлива, на первой стадии газы окисления получают каталитическим окислением газотопливной смеси, полученной смешением нагретого воздуха и первой части топлива, а на каждой последующей стадии газы окисления получают каталитическим окислением газотопливной смеси, полученной смешением газов окисления предыдущей стадии и одной из остальных частей топлива.

Группа изобретений относится к устройству для производства горячих текучих сред, содержащему средства подачи или средства производства горячих газов и теплообменник-конденсатор.

Изобретение относится к устройствам и способам сжигания топлив в теплогенерирующих установках и может быть использовано для нагрева газовых, жидких и суспензионных технологических сред за счет сжигания газообразного или жидкого испаряющегося топлива.

Изобретение относится к нагревательным приборам. .

Объектами изобретения являются отражатель для конденсационного теплообменника и теплообменник, оснащенный таким отражателем. Согласно изобретению этот отражатель содержит две тарелки, переднюю и заднюю, внутренняя сторона дна которых выполнена рельефной и имеет по меньшей мере одну циркуляционную канавку, при этом обе тарелки соединены друг с другом с двух сторон от центральной перегородки таким образом, что каждая канавка образует с указанной перегородкой канал, в котором должна циркулировать текучая среда-теплоноситель, при этом каналы передней и задней тарелок соединены через отверстие, выполненное в указанной центральной перегородке, таким образом, что указанная текучая среда-теплоноситель может циркулировать от входного патрубка к выходному патрубку через указанные каналы, проходя с двух сторон от указанной центральной перегородки. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 13 ил.

Наверх