ТЕПЛООБМЕННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ Российский патент 2001 года по МПК F28F3/02 F23L15/02 

Изобретение относится к области регенеративного теплообмена и может быть использовано в различных областях техники, где необходимо иметь интенсивную теплопередачу между двумя теплообменивающимися средами, в частности во вращающихся регенеративных теплообменниках, используемых в теплоэнергетике и других отраслях техники, например, в металлургии, автомобилестроении, сельскохозяйственном производстве и т.д.

Известны теплообменные поверхности, применяемые в регенеративных воздухоподогревателях для энергетических котлов, выполненные из тонких гофрированных стальных листов, описанные в SU 144179, F 28 D 9/00, или SU 216766. Применение на практике таких теплоносителей затруднено, т.к. при их эксплуатации возникают большие трудности из-за коробления пластин, их коррозии и загрязнения. Кроме того, такая теплообменная поверхность имеет низкий коэффициент теплопередачи.

Известны теплообменные поверхности, выполненные из нескольких решеток, включающих цилиндрические перемычки, сведения о которых приведены в SU 253988, F 28 D 3/02. Такие теплообменные поверхности обладают низким коэффициентом теплопередачи, поэтому практического применения они не имеют.

В предлагаемом изобретении использованы и учтены проведенные исследования по определению оптимальных соотношений размеров элементов теплообменных поверхностей, которые обеспечивают такие показатели по сопротивлению и теплопередаче, которые позволяют с успехом использовать их на практике.

Обеспечивается отмеченный технический результат за счет выполнения теплообменной поверхности в виде пакета из нескольких взаимосвязанных между собой решеток, квадратные ячейки каждой из которых выполнены из цилиндрических перемычек, образующих при своем пересечении квадраты, при этом решетки в пакете расположены одна над другой таким образом, что углы квадратов в смежных решетках размещаются в шахматном порядке, в узлах соединения решеток цилиндрические перемычки выполняются с диаметром, большим диаметра остальных основных, цилиндрических перемычек, а на цилиндрической перемычке решетки, размещаемой между ними, выполняется утолщение, взаимодействующее с цилиндрическими перемычками, выполненными большего диаметра, при этом обеспечивается соотношение: S1/S2 = 2 - 4, где S1 - шаг решетки, равный межосевому расстоянию между смежными цилиндрическими перемычками, S2 - расстояние между продольными осями цилиндрических перемычек в смежных решетках в пакете. Плоскости, в которых размещены продольные оси цилиндрических перемычек решеток в пакете, параллельны между собой. При этом расстояния между продольными осями цилиндрических перемычек в соседних решетках в пакете равны между собой. Изготавливается теплообменная поверхность из любого температуростойкого материала, прочного и устойчивого к воздействию коррозии, например из чугуна, силумина или ситала. Число решеток в теплообменной поверхности предлагается выбирать кратным трем.

Предложенное изобретение поясняется с помощью графических материалов, где оно изображено на фиг. 1 и фиг. 2.

Теплообменная поверхность содержит пакет из нескольких решеток 1, квадратные ячейки каждой из которых образованы цилиндрическими взаимно перпендикулярными перемычками 2. Решетки 1 расположены одна над другой таким образом, что углы квадратов в смежных решетках в пакете размещаются в шахматном порядке. Смежные решетки в пакете соединены между собой с помощью узлов соединения 3, где цилиндрические перемычки 4 выполнены с диаметром d_п2, большим диаметра d_п1 остальных основных цилиндрических перемычек 4, а на цилиндрической перемычке решетки, размещаемой между ними, выполнено утолщение 5, с которым взаимодействуют цилиндрическое перемычки 4 с диаметром d_п2. При этом обеспечивается следующее соотношение: S2/S1 = 2-4, где S1 - шаг решетки, равный межосевому расстоянию между смежными решетками в перемычке, S2 - расстояние между продольными осями цилиндрических перемычек 2 в смежных решетках в пакете. Расстояние между продольными осями цилиндрических перемычек соседних решеток 1 в пакете равны между собой, а плоскости, в которых размещены продольные оси цилиндрических перемычек решеток, параллельны между собой. Все решетки 1 изготавливаются из любого температуростойкого материала, устойчивого к воздействию коррозии, например из чугуна или силумина, или ситала. Число решеток в пакете выбирается кратным трем.

Указанные соотношения размеров получены с помощью лабораторных исследований и расчетов. Были изготовлены теплообменные поверхности, отвечающие всем описанным выше признакам формулы и применены в регенеративных воздухоподогревателях для энергетических установок, где холодный воздух дутьевыми вентиляторами подается на предварительно нагретую теплообменную поверхность. Предварительный нагрев осуществляется потоком уходящих горячих газов парогенератора, далее нагретая теплообменная поверхность при вращении перемешается в зону потока холодного воздуха, который нагревается от нее. Далее цикл повторяется. Проведенные испытания показали, что предлагаемые теплообменные поверхности обеспечивают интенсивную теплопередачу при умеренном гидравлическом сопротивлении. Они дешевы и просты в изготовлении, удобны в эксплуатации, т.к. не создают трудностей при их очистке.

Изобретение предназначено для применения в различных областях техники, в частности в регенеративных теплообменниках, применяемых в металлургии, автомобилестроении, сельскохозяйственном производстве. Теплообменная поверхность содержит пакет из нескольких взаимосвязанных между собой с помощью узлов соединения решеток, квадратные ячейки каждой из которых образованы цилиндрическими перемычками, в пакете решетки расположены одна над другой так, что углы квадратов в смежных решетках в пакете размещаются в шахматном порядке, при этом в узлах соединения решеток цилиндрические перемычки выполняются с диаметром, большим диаметра остальных основных цилиндрических перемычек, а на цилиндрической перемычке решетки, размещаемой между ними, выполняется утолщение, взаимодействующее с цилиндрическими перемычками, выполненными большего диаметра, при этом обеспечиваются определенные соотношения между его размерами. Теплообменная поверхность обеспечивает интенсивную теплопередачу при умеренном гидравлическом сопротивлении. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Теплообменная поверхность, содержащая пакет из нескольких взаимосвязанных между собой с помощью узлов соединения решеток, квадратные ячейки которых образованы цилиндрическими перемычками, при этом решетки расположены одна над другой так, что углы квадратов ячеек в смежных решетках размещаются в шахматном порядке, отличающаяся тем, что в узлах соединения решеток цилиндрические перемычки выполняются с диаметром dп2, большим диаметра dп1 остальных основных цилиндрических перемычек, а на цилиндрической перемычке решетки, размещаемой между ними, выполняется утолщение, взаимодействующее с цилиндрическими перемычками с диаметром dп2, при этом обеспечивается соотношение
S1/S2=2-4,
где S1 - шаг решетки, равный межосевому расстоянию между смежными цилиндрическими перемычками в решетке;
S2 - расстояние между продольными осями цилиндрических перемычек в смежных решетках в пакете,
причем расстояния между продольными осями соседних решеток в пакете равны между собой. 2. Теплообменная поверхность по п.1, отличающаяся тем, что изготавливается из любого температуростойкого материала, устойчивого к воздействию коррозии. 3. Теплообменная поверхность по п.2, отличающаяся тем, что изготавливается из чугуна, или из силумина, или из ситала. 4. Теплообменная поверхность по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что число решеток в пакете выбирается кратным трем.