РАДИАЦИОННО-КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК СПИРАЛЬНОГО ТИПА Российский патент 2003 года по МПК F23L15/04 F28D7/02 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, преимущественно для утилизации тепла отходящих топочных и печных газов (дымов) с высокой степенью запыленности.

Известен радиационно-конвективный теплообменник спирального типа, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода греющей и нагреваемой среды и расположенный в нем змеевик в виде цилиндрической спирали из труб круглого сечения (Б. П. Тебеньков. Рекуператоры для промышленных печей. М.: Металлургия, 1975 г., стр. 142, рис. 75).

Недостатком этого известного теплообменника является то, что он представляет собой аппарат преимущественно радиационной теплоотдачи с незначительной конвективной составляющей, для более глубокой утилизации тепла требуется компоновать его с последующей конвективной ступенью теплообмена из числа известных конструкций - игольчатых, трубчатых из гладких труб, термоблоков и др. с присущей всем им высокой засоряемостью в сочетании с весьма затрудненным доступом для удаления отложений с поверхностей теплопередающих стенок в процессе эксплуатации.

Технической задачей изобретения является создание конструкции радиационно-конвективного теплообменника, обеспечивающей более глубокую утилизацию тепла отходящих газов за счет интенсификации конвективного теплообмена с одновременным уменьшением засоряемости поверхностей теплопередающих стенок и облегчением их зачистки в процессе эксплуатации.

Это достигается тем, что радиационно-конвективный теплообменник спирального типа, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода греющей и нагреваемой сред, имеет корпус конусообразной спирально-ступенчатой формы, в теле стенки корпуса имеется канал L-образного (уголкового) сечения в виде конической спирали, а внутренняя поверхность корпуса сформирована двумя ленточными поверхностями в виде конических спиралей, образующие которых соответственно параллельны образующим двух смежных теплопередающих спиральных поверхностей, принадлежащих указанному каналу L-образного сечения в стенке корпуса.

На фиг. 1 изображен радиационно-конвективный теплообменник спирального типа в частичном разрезе, на фиг. 2 - вид А.

Теплообменник содержит корпус 1 с каналом L-образного (уголкового) сечения 2 в теле корпуса, патрубки подвода 3 и отвода 4 нагреваемой среды, подвода 5 и отвода 6 греющей среды.

Теплообменник работает следующим образом: греющая среда подводится через патрубок 5 и выходит через патрубок 6, а нагреваемая среда - соответственно через патрубки 3 и 4; при движении греющая среда, взаимодействуя со спиральными поверхностями 1-1 и 1-2, закручивается, благодаря чему интенсифицируется массо-теплоперенос от средины потока греющей среды к его периферии и происходит турбулентное смывание всей теплопередающей поверхности. Таким образом, в этом теплообменнике через одну и ту же теплопередающую поверхность вместе с радиационным происходит и весьма интенсивный конвективный теплообмен благодаря высокому значению критерия Рейнольдса ввиду завихрений потоков как на стороне греющей, так и на стороне нагреваемой сред.

Необходимая теплостойкость и прочность теплообменника при переменном тепловом режиме работы и высоких давлениях сред обеспечивается практической возможностью изготовления его в цельнолитом исполнении из жаростойких сплавов, т.е. без сварных швов.

Конфигурация теплопередающей поверхности этого теплообменника предопределяет уменьшение степени ее засорения и незатрудненность зачистки этой поверхности в процессе эксплуатации.

Радиационно-конвективный теплообменник спирального типа предназначен преимущественно для утилизации тепла отходящих топочных и печных газов (дымов) с высокой степенью их запыленности. Теплообменник содержит конусообразный корпус с патрубками подвода греющей и нагреваемой сред. В теле стенки корпуса имеется канал L-образного (уголкового) сечения в виде конической спирали вокруг внутренней, теплопередающей поверхности корпуса, которая сформирована двумя ленточными спиральными поверхностями, образующие которых соответственно параллельны образующим двух смежных теплопередающих спиральных поверхностей, принадлежащих указанному каналу в стенке корпуса. При своем движении через теплообменник греющая газообразная среда, взаимодействуя со спиральными теплопередающими поверхностями, закручивается в виде вихря, благодаря чему интенсифицируется массо-теплоперенос от средней части потока греющей среды к его периферии и происходит интенсивное турбулентное омывание всей теплопередающей поверхности. 2 ил.

Радиационно-конвективный теплообменник спирального типа, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода греющей и нагреваемой сред, отличающийся тем, что корпус имеет конусообразную спирально-ступенчатую форму, в теле стенки корпуса имеется канал L-образного (уголкового) сечения в виде конической спирали, а внутренняя поверхность корпуса сформирована двумя ленточными поверхностями в виде конических спиралей, образующие которых соответственно параллельны образующим двух смежных теплоотдающих спиральных поверхностей, принадлежащих указанному каналу L-образного сечения в стенке корпуса.