РЕКУПЕРАТОР Российский патент 2003 года по МПК F23L15/04 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в машиностроительной, металлургической, энергетической и других областях промышленности.

Известен рекуператор (см. авт. свид. СССР 1353980, кл. F 23 L 15/04, 1987 г. ), содержащий соосно установленные цилиндры, образующие центральный газоподающий канал и последовательно соединенные между собой наружный и внутренний кольцевые воздушные каналы, при этом в центральном газоподающем канале установлен вторичный излучатель, выполненный составным из двух соединенных между собой частей, первая из которых по ходу движения газов выполнена в виде трехлепестковой крестовины, а вторая - в виде полого, заглушенного с обеих сторон цилиндра с поперечно гофрированной боковой стенкой и конусным днищем, и принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного рекуператора, принятого за прототип, относится то, что в известном рекуператоре вторая по ходу движения газов часть излучателя, выполненная в виде полого, заглушенного с обеих сторон цилиндра с поперечно гофрированными боковыми стенками, работает неэффективно, вследствие того, что нагревание воздуха во внутреннем кольцевом канале осуществляется в результате конвективного теплообмена (теплоотдачи) от его стенок, имеющих малую теплоотдающую поверхность по сравнению с поверхностью второй части излучателя. При этом в центральном канале, где расположена вторая по ходу движения газов часть излучателя теплообмен лучеиспусканием газов практически отсутствует из-за малого объема излучения, а гидравлическое сопротивление движению газов значительное ввиду небольшого проходного сечения для продуктов сгорания. Кроме того, во внутреннем кольцевом воздушном канале не созданы условия для интенсификации конвективного теплообмена.

Сущность изобретения заключается в следующем. Для повышения эффективности работы рекуператора целесообразно вторую часть вторичного излучателя, выполненную в виде полого, заглушенного с обеих сторон цилиндра, убрать, а цилиндр, образующий центральный газоподающий канал, выполнить составным из двух соединенных между собой частей, вторую из которых по ходу движения газов выполнить в форме поперечно гофрированного цилиндра с углом раскрытия гофр 10-12^o. В этом случае увеличивается поверхность теплообмена и турбулизация потока дымовых газов, что повышает конвективную составляющую теплового потока от продуктов сгорания к нагреваемому воздуху. При этом отсутствие второй части излучателя, выполненной в виде полого заглушенного с обеих сторон цилиндра, создает условия для повышения теплообмена излучением и уменьшения гидравлического сопротивления движению газов. Кроме того, для интенсификации конвективного теплообмена целесообразно на входе воздушного потока во внутренний кольцевой канал установить аксиальный завихритель.

Технический результат - повышение эффективности работы рекуператора путем интенсификации теплообмена и снижения гидравлических сопротивлений.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известный рекуператор содержит соосно установленные цилиндры, образующие центральный газоподающий канал и последовательно соединенные между собой наружный и внутренний кольцевые воздушные каналы, при этом в первой по ходу движения газов части центрального газоподающего канала установлен вторичный излучатель, выполненный в виде трехлепестковой крестовины. Особенность рекуператора заключается в том, что цилиндр, образующий центральный газоподающий канал, выполнен составным из двух соединенных между собой частей, вторая из которых по ходу движения газов представляет собой поперечно гофрированный цилиндр с углом раскрытия гофр 10-12^o. Кроме того, особенность рекуператора заключается в том, что он дополнительно снабжен кольцевым аксиальным завихрителем, установленным на входе воздушного потока во внутренний кольцевой канал.

На чертеже схематично изображен рекуператор.

Рекуператор содержит соосно установленные цилиндры, образующие центральный газоподающий канал 1 и последовательно соединенные между собой наружный и внутренний кольцевые воздушные каналы 2 и 3 соответственно, кольцевой аксиальный завихритель 4, установленный на входе воздушного потока во внутренний кольцевой канал 3. Цилиндр, образующий центральный газоподающий канал 1, состоит из двух соединенных между собой частей. В первой по ходу движения газов части цилиндра установлен вторичный излучатель, выполненный в виде трехлепестковой крестовины 5. Вторая часть центрального газоподающего канала 1 представляет собой поперечно гофрированный цилиндр 6 с углом раскрытия гофр 10-12^o.

Работа рекуператора осуществляется следующим образом.

Горячие продукты сгорания температурой 900-1300^oС поступают в первую по ходу движения газов часть центрального газоподающего канала 1, по длине которой установлен вторичный излучатель, выполненный в виде трехлепестковой крестовины 5. В первой части центрального газоподающего канала 1 движущиеся дымовые газы имеют более высокую температуру, поэтому теплота в этой части рекуператора в большей степени передается излучением.

Установка излучателя в виде трехлепестковой крестовины 5 позволяет максимально использовать излучающую способность как горячих дымовых газов, так и излучателя - трехлепестковой крестовины 5. По мере своего продвижения по первой части центрального газоподающего канала 1 дымовые газы охлаждаются, при этом возрастает доля конвективной составляющей теплового потока от газов к нагреваемому воздуху. При достижении температуры дымовых газов порядка 800^oС необходимо интенсифицировать конвективную составляющую теплового потока, что осуществляется с помощью второй по ходу движения газов части центрального газоподающего канала 1, представляющей собой поперечно гофрированный цилиндр 6 с углом раскрытия гофр 10-12^o. Выполнение второй части центрального газоподающего канала 1 в виде поперечно гофрированного цилиндра 6 позволяет увеличить поверхность теплообмена и турбулизовать как поток дымовых газов, так и движущийся по внутреннему кольцевому каналу 3 поток воздуха. Угол раскрытия гофр должен составлять 10-12^o, так как при угле раскрытия меньше 10^o интенсивность теплообмена уменьшается, а при угле раскрытия больше 12^o значительно увеличивается гидравлическое сопротивление. При прохождении дымовых газов по центральному газоподающему каналу 1 происходит нагрев его стенок и передача тепла закрученному в аксиальном завихрителе 4 воздушному потоку, проходящему по внутреннему кольцевому каналу 3.

Величина соотношения двух частей центрального газоподающего канала 1 определяется в каждом конкретном случае отдельно при условии, что при входе в зону второй части центрального газоподающего канала, представляющей собой поперечно гофрированный цилиндр 6, температура дымовых газов не должна превышать 800^oС.

Выполнение цилиндра, образующего центральный газоподающий канал, составным из двух соединенных между собой частей, вторая из которых по ходу движения газов представляет собой поперечно гофрированный цилиндр с углом раскрытия гофр 10-12^o, позволяет в зоне второй части центрального газоподающего канала повысить конвективную составляющую теплового потока от продуктов сгорания к нагреваемому воздуху путем увеличения поверхности теплообмена и турбулизации потоков дымовых газов, а также повысить теплообмен радиацией за счет увеличения объема излучения. Кроме того, установка аксиального завихрителя на входе воздушного потока во внутренний кольцевой канал дополнительно интенсифицирует конвективный теплообмен.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в машиностроительной, металлургической, энергетической и других областях промышленности. Технический результат - повышение эффективности работы рекуператора путем интенсификации теплообмена и снижения гидравлических сопротивлений. Рекуператор содержит соосно установленные цилиндры, образующие центральный газоподающий канал и последовательно соединенные между собой наружный и внутренний кольцевые воздушные каналы, кольцевой аксиальный завихритель, установленный на входе воздушного потока во внутренний кольцевой канал. Цилиндр, образующий центральный газоподающий канал, состоит из двух соединенных между собой частей. В первой по ходу движения газов части цилиндра установлен вторичный излучатель, выполненный в виде трехлепестковой крестовины. Вторая часть центрального газоподающего канала представляет собой поперечно гофрированный цилиндр с углом раскрытия гофр 10÷12^o. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Рекуператор, содержащий соосно установленные цилиндры, образующие центральный газоподающий канал и последовательно соединенные между собой наружный и внутренний кольцевые воздушные каналы, при этом в первой по ходу движения газов части центрального газоподающего канала установлен вторичный излучатель, выполненный в виде трехлепестковой крестовины, отличающийся тем, что цилиндр, образующий центральный газоподающий канал, выполнен составным из двух соединенных между собой частей, вторая из которых по ходу движения газов представляет собой поперечно гофрированный цилиндр с углом раскрытия гофр 10÷12^o. 2. Рекуператор по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен кольцевым аксиальным завихрителем, установленным на входе воздушного потока во внутренний кольцевой канал.