ТЕПЛОГЕНЕРАТОР Российский патент 2008 года по МПК F24H3/00 

Изобретение относится к теплотехнике, а конкретно к теплогенераторам, предназначенным для подогрева газа, нефти или других углеводородных веществ через промежуточный теплоноситель, и может быть использовано в нефтяной и газовой отраслях промышленности.

Известен передвижной теплогенератор, содержащий закрепленный на тележке корпус с выхлопной трубой с шибером и каналами подвода и отвода нагреваемой среды, внутри которого расположены нагнетатель воздуха в виде осевого электровентилятора, камера сгорания с горелочным устройством, теплообменник с центральным каналом для подвода нагреваемой среды и топливную магистраль, корпус с выхлопной трубой установлен на тележке вертикально (патент РФ №2178119, МПК F23L 15/04 от 27.03.2001).

Недостатком известного решения является то, что в нем не представляется возможность осуществить подогрев природного газа или нефти, так как прямой подогрев с целью обеспечения безопасности недопустим.

Известен теплогенератор, содержащий корпус, камеру сгорания с горелочным устройством, топливную магистраль, теплообменник с центральным каналом, канал подвода воздуха из атмосферы, выхлопную трубу с шибером для выброса продуктов сгорания в атмосферу, при этом в центральном канале смонтирован дополнительный теплообменник с патрубками подвода и отвода рабочего тела, а полость внутри корпуса заполнена промежуточным теплоносителем, при этом полость камеры сгорания сообщена с каналом подвода атмосферного воздуха (см. патент РФ №2220382 от 30.10.2002 г., кл. 7 F24Н 3/00 - прототип).

Недостатком известного технического решения является недостаточная эффективность его работы, т.к. U-образная форма дополнительного теплообменника способствует в некоторых случаях, например, при переходных режимах запиранию трубопроводов дополнительного теплообменника, снижению теплообмена и эффективности работы всего устройства. Кроме того, размещение теплообменника и горелочного устройства с камерой сгорания на периферии полости корпуса способствует увеличению их размеров и размеров согласующего фланца выхлопной трубы, что ведет к излишней металлоемкости устройства и повышенным массогабаритным характеристикам теплогенератора.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности работы устройства и снижение его массогабаритных характеристик.

Поставленная задача достигается за счет того, что в предлагаемом теплогенераторе, содержащем корпус, полость которого заполнена промежуточным теплоносителем, горелочное устройство с камерой сгорания, выхлопную трубу с согласующим фланцем, топливную магистраль, теплообменник, дополнительный теплообменник, согласно изобретению горелочное устройство с камерой сгорания, выхлопная труба с согласующим фланцем и теплообменник размещены в центральной части полости корпуса, при этом дополнительный теплообменник выполнен в виде набора спиралеобразных трубопроводов, охватывающих ранее указанный теплообменник, входы и выходы которых объеденены торообразными коллекторами, снабженными патрубками ввода и вывода рабочего тела.

Размещение горелочного устройства с камерой сгорания в центральной части полости корпуса ведет к более равномерному тепловому полю, что положительно сказывается на запуске (поджиге) и самом процессе горения.

Кроме того, такое расположение уменьшает общие габариты как этих узлов, так и согласующего фланца выхлопной трубы, соединенного непосредственно с выходом теплообменника, что ведет к снижению металлоемкости и улучшению массогабаритных характеристик теплогенератора.

Размещение теплообменника внутри дополнительного теплообменника улучшает теплоотдачу от одного к другому вследствие улучшения конвекционного движения теплоносителя, а выполнение трубопроводов дополнительного теплоносителя спиралевидной формы снижает до нуля вероятность образования в них газовых пузырей и тем самым исключает запор трубопроводов, входы и выходы которых объеденены торообразными коллекторами (с патрубками ввода и вывода рабочего тела).

Предлагаемый теплогенератор схематично представлен на чертеже, где

основными элементами являются:

1 - корпус;

2 - теплоизоляция;

3 - промежуточный теплоноситель;

4 - теплообменник;

5 - камера сгорания;

6 - горелочное устройство;

7 - выхлопная труба;

8 - согласующий фланец;

9 - дополнительный теплообменник;

10 - спиралеобразный трубопровод дополнительного теплообменника;

11 - нижний тороидальный коллектор;

12 - верхний тороидальный коллектор;

13 - патрубок ввода рабочего тела;

14 - патрубок вывода рабочего тела;

15 - запальное устройство;

16 - топливная магистраль.

Теплогенератор содержит цилиндрический корпус 1 с теплоизоляцией 2, заполненный промежуточным теплоносителем 3 (на чертеже его движение обозначено стрелками), в качестве которого использован этиленгликоль.

В центральной части корпуса 1 размещен теплообменник 4, камера сгорания 5 с горелочным устройством 6, выхлопной трубой 7 с согласующим фланцем 8, состыкованным с выходом теплообменника 4. На периферии теплообменника 4 установлен дополнительный теплообменник 9, выполненный в виде набора спиральных трубопроводов 10, охватывающих теплообменник 4, входы и выходы которых объеденены в торообразные коллекторы 11, 12 с патрубками ввода 13 и вывода 14 рабочего тела.

Подача горючего в горелочное устройство 6 и запальное устройство 15 осуществляется по трубопроводам топливной магистрали 16.

Устройство работает следующим образом.

По трубопроводам топливной магистрали 16 топливо подается на запальное устройство 15 и в горелочное устройство 6. Включается запальное устройство 15, которое поджигает горелочное устройство 6. Продукты сгорания, проходя через теплообменник 4, нагревают его и поступают в выхлопную трубу 7 с согласующим фланцем 8, размещенными, как и горелочное устройство 6, в центральной части корпуса 1, а потому имеющими более компактные размеры и улучшенные массогабаритные характеристики.

От теплообменника 4 осуществляется прогрев этилентликоля, являющегося промежуточным теплоносителем 3, который нагревает дополнительный теплообменник 9.

После достижения дополнительным теплообменником 9 рабочей температуры теплогенератор готов к работе. На его патрубок ввода 13 рабочего тела, расположенный в нижнем торообразном коллекторе 11, подают подлежащее нагреву углеводородное сырье, которое, проходя через спиралеобразные трубопроводы 10 дополнительного теплообменника 9, отбирают его энергию, нагреваясь до необходимой температуры.

Движение углеводородного сырья по трубопроводам 10 происходит достаточно плавно и без образования газовых пробок в силу их спиралевидной формы. Его поток объединяется в верхнем торообразном коллекторе 12 и подается на выводной патрубок рабочего тела 14.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволит улучшить массогабаритные характеристики теплогенератора и повысить эффективность его работы.

Изобретение относится к теплотехнике, а конкретно к теплогенераторам, предназначенным для подогрева газа, нефти или других углеводородных веществ через промежуточный теплоноситель, и может быть использовано в нефтяной и газовой отраслях промышленности. Технической задачей изобретения является повышение эффективности работы устройства и снижение его массогабаритных характеристик. Задача достигается за счет того, что в теплогенераторе, содержащем корпус, полость которого заполнена промежуточным теплоносителем, горелочное устройство с камерой сгорания, выхлопную трубу с согласующим фланцем, топливную магистраль, теплообменник, дополнительный теплообменник, согласно изобретению горелочное устройство с камерой сгорания, выхлопная труба с согласующим фланцем и теплообменник размещены в центральной части полости корпуса, при этом дополнительный теплообменник выполнен в виде набора спиралеобразных трубопроводов, охватывающих ранее указанный теплообменник, входы и выходы которых объединены торообразными коллекторами, снабженными патрубками ввода и вывода рабочего тела. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Теплогенератор, содержащий корпус, полость которого заполнена промежуточным теплоносителем, камеру сгорания с горелочным устройством, топливную магистраль, теплообменник, выхлопную трубу с согласующим фланцем, дополнительный теплообменник, отличающийся тем, что теплообменник, камера сгорания с горелочным устройством, выхлопная труба с согласующим фланцем размещены в центральной части корпуса, а дополнительный теплообменник выполнен в виде набора спиральных трубопроводов, охватывающих теплообменник, входы и выходы которых объединены в горообразные коллекторы с патрубками ввода и вывода рабочего тела.2. Устройство по п.1, отличающийся тем, что согласующий фланец выхлопной трубы состыкован с выходом теплообменника.3. Устройство по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен теплоизолированным.4. Устройство по п.1, отличающийся тем, что в качестве промежуточного теплоносителя используется водный раствор этиленгликоля.