КАУПЕРНЫЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ ГАЗА ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ Российский патент 2005 года по МПК F24H7/02 

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к аккумуляторным подогревателям газа, и может быть использовано при разработке кауперных и омических подогревателей газа для аэродинамических труб.

Известен кауперный подогреватель газа, где в качестве теплоаккумулирующей насадки использованы плотно упакованные цилиндрические стержни, а элементы разогрева размещены равномерно по сечению насадки и выполнены в виде труб с наружным диаметром, равным диаметру стержня насадки. Нагреваемый газ проходит по узким каналам, образованным в теле насадки между стержнями и нагревательными элементами (Авторское свидетельство СССР № 205989, кл. F 24 H 7/02, 1965 г.).

Недостатком известного подогревателя является невысокая эффективность теплопередачи вследствие недостаточно развитой поверхности теплосъема насадки, минимальный диаметр стержня которой ограничен по условиям прочности.

Известен кауперный подогреватель газа, принятый за прототип, у которого теплоаккумулирующая насадка выполнена в виде цилиндра из газопроницаемого материала (например, из металлокерамики), герметично уплотненного в корпусе у торца выхода газа (Авторское свидетельство СССР № 646645, кл. F 24 H 7/02, 1978 г.). Подогреватель обладает высокой эффективностью.

Недостатком известного подогревателя газа является большое гидравлическое сопротивление при протекании через него рабочего газа, обусловленное тем, что материал насадки при изготовлении прессуется из порошка и спекается. Кроме того, для изготовления теплоаккумулирующей насадки требуется специальный порошок с определенными свойствами. Указанные удельных расходов, за пределами которых нецелесообразно применять подогреватель, сужают область возможного использования подогревателя и усложняют процесс его изготовления.

Задачей настоящего изобретения является расширение области возможного применения кауперного подогревателя и упрощение процесса его изготовления.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в снижении гидравлического сопротивления подогревателя.

Решение поставленной задачи и указанный технический результат достигаются тем, что в подогревателе горизонтальном, содержащем теплоаккумулирующую насадку, расположенную в кожухе с газонепроницаемой цилиндрической внешней поверхностью, и токоподводы резистивного нагревательного элемента, теплоаккумулирующий элемент насадки выполнен из тонкой полосы листового материала, имеет зигзагообразную форму и плоские части (ламели), которые расположены вертикально на равном расстоянии друг от друга вдоль оси подогревателя, концы полосы подсоединены к токоподводам, на торцах насадки расположены кольцевые фланцы, скрепленные между собой, насадка имеет стержни, расположенные между фланцами по цилиндрической поверхности, электроизолированные от фланцев и являющиеся опорами для ламелей теплоаккумулирующего элемента, каждый фланец насадки состоит из трех частей (верхнего полукольца и двух нижних четвертей кольца), между частями колец и кожухом имеются зазоры, допускающие перемещение частей кольца относительно друг друга и кожуха на величины изменения длин ламелей теплоаккумулирующего элемента при их разогреве и охлаждении.

Схема предлагаемого кауперного подогревателя газа приведена на фиг.1.

На фиг.2 показан разрез А-А.

На фиг.3 - выносной элемент I.

Подогреватель (фиг.1—3), горизонтально расположенный, содержит корпус 1, в одном из торцев которого выполнен канал 2 для входа, а в другом - канал 3 для выхода рабочего газа. На внутренней поверхности корпуса 1 расположены элементы теплоизоляции 4, 5, 6. Имеются токоподводы 7, 8 и кожух 9 с газонепроницаемой цилиндрической поверхностью для размещения теплоаккумулирующей насадки 10. Теплоаккумулирующий элемент насадки выполнен из тонкой полосы, имеет зигзагообразную форму и плоские части 11 (ламели), которые располагаются вертикально на равном расстоянии друг от друга вдоль оси подогревателя. Концы полосы подсоединены к токоподводам 7, 8. На торцах насадки имеются кольцевые фланцы 12, 13, соединенные между собой. Насадка имеет стержни 14, расположенные между фланцами по цилиндрической поверхности, электроизолированные от фланцев втулками 15 и являющиеся опорами для ламелей 11 теплоаккумулирующего элемента. Каждый фланец 12, 13 состоит из трех частей: верхнего полукольца 16 и двух нижних 17, 18 четвертей кольца. Между частями колец 16, 17, 18 и кожухом 9 в местах 19, 20, 21 имеются зазоры, допускающие перемещение частей кольца относительно друг друга и кожуха на величины изменения длин ламелей 11 теплоаккумулирующего элемента при их разогреве и охлаждении.

Кауперный подогреватель газа работает следующим образом. Включают электропитание подогревателя. Ток с помощью токоподводов 7, 8 пропускается через теплоаккумулирующий элемент насадки и он разогревается. При разогреве ламели 11 удлиняются, четверти 17, 18 колец фланцев 12, 13 под действием собственного веса опускаются вниз, поддерживая ламели в напряженном (натянутом) состоянии, исключая возможность их коробления и возможность электрического контакта между ламелями. После разогрева насадки до заданной температуры пропускают газ через подогреватель. Газ, проходя через теплоаккумулирующую насадку, принимает от насадки тепло и нагревается. При этом ламели 11 насадки интенсивно охлаждаются, их длина уменьшается, а детали 17, 18 перемещаются вверх. В силу того, что детали 17, 18 не закреплены и имеют возможность перемещаться вверх по мере уменьшения длины ламелей, в ламелях не возникает температурных напряжений, в них не накапливаются остаточные деформации и они сохраняют работоспособность. Когда температура газа после насадки при его пропускании через подогреватель становится меньше допустимой величины, подачу газа прекращают и производят очередной разогрев насадки.

В предлагаемом подогревателе газа для изготовления теплоаккумулирующей насадки не требуется специальных пористых проницаемых материалов с жесткой структурой с определенными свойствами. Насадка изготавливается из более доступных материалов: используются тонкие полосы из тугоплавких металлов, которые производятся в промышленности. Изготовление насадки не требует специальных технологий и оборудования. Гидравлическое сопротивление предлагаемой конструкции много меньше гидравлического сопротивления конструкций из прессованных спеченных материалов. Предлагаемая схема выполнения насадки обеспечивает высокую эффективность теплоотдачи от насадки к рабочему газу и минимальное гидравлическое сопротивление при определенной пористости (просветности) насадки.

Таким образом, использование изобретения позволяет упростить конструкцию, уменьшить до минимума гидравлическое сопротивление подогревателя и, следовательно, расширить область возможного применения кауперного подогревателя.

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к аккумуляторным подогревателям газа, и может быть использовано при разработке кауперных и омических подогревателей газа для аэродинамических труб. Подогреватель содержит теплоаккумлирующую насадку, расположенную в корпусе с газонепроницаемой цилиндрической внешней поверхностью, и токоподводы резистивного нагревательного элемента, причем теплоаккумулирующий элемент насадки выполнен из тонкой полосы листового материала, имеет зигзагообразную форму и плоские части (ламели), которые расположены вертикально на равном расстоянии друг от друга вдоль оси подогревателя, концы полосы подсоединены к токоподводам, на торцах насадки расположены кольцевые фланцы, скрепленные между собой, насадка имеет стержни, расположенные между фланцами по цилиндрической поверхности, электроизолированные от фланцев и являющиеся опорами для ламелей теплоаккумулирующего элемента, каждый фланец насадки состоит из трех частей (верхнего полукольца и двух нижних четвертей кольца), между частями колец и кожухом имеются зазоры, допускающие перемещения частей кольца относительно друг друга и кожуха на величины изменения длин ламелей теплоаккумулирующего элемента при их разогреве и охлаждении. Изобретение позволяет расширить область возможного применения кауперного подогревателя за счет упрощения конструкции, уменьшения гидравлического сопротивления подогревателя. 3 ил.

Кауперный подогреватель газа горизонтальный, содержащий теплоаккумулирующую насадку, расположенную в кожухе с газонепроницаемой цилиндрической внешней поверхностью, и токоподводы резистивного нагревательного элемента, отличающийся тем, что теплоаккумулирующий элемент насадки выполнен из тонкой полосы листового материала, имеет зигзагообразную форму и плоские части (ламели), которые расположены вертикально на равном расстоянии друг от друга вдоль оси подогревателя, концы полосы подсоединены к токоподводам, на торцах насадки расположены кольцевые фланцы, скрепленные между собой, насадка имеет стержни, расположенные между фланцами по цилиндрической поверхности, электроизолированные от фланцев и являющиеся опорами для ламелей теплоаккумулирующего элемента, каждый фланец насадки состоит из трех частей (верхнего полукольца и двух нижних четвертей кольца), между частями колец и кожухом имеются зазоры, допускающие перемещения частей кольца относительно друг друга и кожуха на величины изменения длин ламелей теплоаккумулирующего элемента при их разогреве и охлаждении.