КОНВЕКТИВНЫЙ РЕКУПЕРАТОР Российский патент 2009 года по МПК F23L15/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к рекуперативным теплообменникам конвективного типа, а именно к нагревателям воздуха, обогреваемого дымовыми газами преимущественно цветной металлургии, и может использоваться в любой металлургии, в котельных и т.д.

Уровень техники

Известен рекуперативный теплообменник конвективного типа, содержащий кожух с патрубками ввода и вывода нагреваемой и греющей сред, трубную доску с закрепленными в ней трубным пучком, заключенным в обечайку, образующую с кожухом кольцевой зазор, имеющую днище с центральным отверстием. Обечайка герметично закреплена на трубной доске и снабжена наружным винтовым оребрением, причем патрубки ввода и вывода нагреваемой среды расположены на одной оси со стороны трубной доски, а кольцевой зазор сообщен с внутренней полостью обечайки через центральное отверстие днища (SU №958831 А1, кл. F28D 7/00, дата публикации 1982.09.15).

Признаки известного устройства, совпадающие с признаками заявленного изобретения, заключаются в наличии кожуха.

Причина, препятствующая получению в известном устройстве технического результата, который обеспечивается заявленным изобретением, заключается в использовании трубного пучка.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является рекуперативный теплообменник конвективного типа, а именно воздухоподогреватель, обогреваемый агрессивными газами, содержащий трубный пучок поверхности нагрева, подводящий и отводящий газоходы, причем отводящий газоход выполнен в виде двух коробов, установленных один в другом с зазором, а в трубном пучке предусмотрены сквозные проемы, соединяющие подводящий газоход с зазором (SU №370416 А1, кл. F28D 7/00, дата публикации 1973.01.01).

Признаки известного устройства, совпадающие с признаками заявленного изобретения, заключаются в наличии газоходов.

Причина, препятствующая получению в известном устройстве технического результата, который обеспечивается заявленным изобретением, заключается в использовании трубного пучка, создающего значительное препятствие для прохода дымовых газов цветной металлургии. По этой причине трубный пучок постоянно засоряется пылью этих газов. Необходимая при этом чистка трубного пучка затруднена из-за большого количества труб, близко расположенных друг к другу.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в следующем: 1) охлаждение дымовых газов без разбавления их воздухом, что уменьшает нагрузку на газоочистное оборудование, 2) уменьшение препятствий для прохода дымовых газов, 3) обеспечение возможности удобной чистки внутреннего пространства рекуператора, 4) упрощение конструкции.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в исключении из конструкции рекуператора трубного пучка при сохранении его функции.

Достигается технический результат тем, что конвективный рекуператор содержит кожух, установленную в кожухе теплообменную трубу, теплообменные патрубки и разделительные перегородки, при этом каждый теплообменный патрубок заглушен с одного торца, а в стенке теплообменной трубы выполнены отверстия, по контуру каждого из которых к стенке теплообменной трубы своим незаглушенным торцем прикреплен соответствующий теплообменный патрубок, расположенный внутри теплообменной трубы, внутри каждого теплообменного патрубка установлена разделительная перегородка, разделяющая внутреннее пространство теплообменного патрубка на две продольные части, при этом указанная перегородка установлена с образованием зазора между заглушенным торцем теплообменного патрубка и торцем перегородки, ориентированным в сторону заглушенного торца теплообменного патрубка, а своим противоположным торцем перегородка примыкает к стенке кожуха.

Новые признаки заявленного устройства заключаются в наличии теплообменной трубы, теплообменных патрубков и разделительных перегородок, при этом каждый теплообменный патрубок заглушен с одного торца, а в стенке теплообменной трубы выполнены отверстия, по контуру каждого из которых к стенке теплообменной трубы своим незаглушенным торцем прикреплен соответствующий теплообменный патрубок, внутри каждого теплообменного патрубка установлена соответствующая разделительная перегородка, разделяющая внутреннее пространство теплообменного патрубка на две продольные части, при этом указанная перегородка установлена с образованием зазора между заглушенным торцем теплообменного патрубка и торцем перегородки, ориентированным в сторону заглушенного торца теплообменного патрубка, а своим противоположным торцем разделительная перегородка примыкает к стенке кожуха.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 схематично показан конвективный рекуператор (продольное сечение), на фиг.2 - рекуператор в поперечном сечении.

Осуществление изобретения

Конвективный рекуператор содержит кожух 1 (выполнен в виде трубы), теплообменную трубу 2, установленную соосно внутри кожуха, патрубки подвода и отвода теплоносителей (не обозначены), теплообменные патрубки 3, расположенные внутри трубы 2, и разделительные перегородки 4, установленные внутри теплообменных патрубков 3. Каждый теплообменный патрубок 3 заглушен с одного торца 5. В стенке теплообменной трубы 2 выполнены отверстия 6, по контуру каждого из которых к стенке указанной теплообменной трубы своим незаглушенным торцом прикреплен (приварен) соответствующий теплообменный патрубок 3. Внутри каждого теплообменного патрубка 3 по его оси установлена разделительная перегородка 4, разделяющая внутреннее пространство патрубка 3 на две продольные части. При этом указанная перегородка 4 установлена с ориентацией своей плоскости перпендикулярно потоку теплоносителя, движущегося в межтрубном пространстве 8 (т.е. в пространстве между кожухом 1 и теплообменной трубой 2). В конструкции, показанной на фиг.1, плоскость перегородки ориентирована перпендикулярно оси рекуператора (т.е. оси кожуха 1 и теплообменной трубы 2), что обусловлено соответствующим направлением движения воздуха, показанным пунктирными стрелками. Кроме того, перегородка 4 установлена в теплообменном патрубке 3 с образованием зазора 7 между заглушенным торцом 5 теплообменного патрубка 3 и торцом перегородки, ориентированным в сторону указанного заглушенного торца 5. Своим противоположным торцом перегородка 4 примыкает к стенке кожуха 1 с внутренней стороны этой стенки. На фиг.1 показано горизонтальное положение рекуператора, которое является преимущественным. Возможна также установка рекуператора наклонно и даже вертикально. При горизонтальном положении рекуператора патрубки 3 располагают так, чтобы в нижней части трубы 2 было свободное от патрубков 3 пространство для чистки рекуператора от скапливающейся там пыли. Опыт показывает, что для этого достаточно 1/6 нижней части объема трубы 2.

Работа конвективного рекуператора заключается в следующем.

Горячие (отходящие) дымовые газы цветной металлургии, характеризующиеся большой запыленностью, проходят внутри теплообменной трубы 2, как показано сплошными стрелками на фиг.1. Подлежащий нагреванию воздух проходит через межтрубное пространство 8, как показано пунктирными стрелками на фиг.1. При этом разделительные перегородки 4 являются локальными препятствиями на пути движения воздуха, заставляя его огибать эти перегородки с заходом воздуха в каждый теплообменный патрубок 3, прохождением через зазор 7 и выходом из него. Такому движению воздуха помогают разрежение, создаваемое с обратной стороны перегородки 4, и геометрический напор от нагрева воздуха в патрубке 3. При этом нижняя часть трубы 2 не имеет теплообменных патрубков 3 (при горизонтальном положении рекуператора) и служит для сбора оседающей пыли и удобства выгреба ее при чистке дымового канала.

Использование: преимущественно в металлургии для охлаждения дымовых газов. Задачей изобретения является охлаждение дымовых газов без разбавления их воздухом, что уменьшает нагрузку на газоочистное оборудование, обеспечивает уменьшение препятствий для прохода дымовых газов, обеспечивает возможности удобной чистки внутреннего пространства рекуператора, упрощение конструкции. Для решения поставленной задачи конвективный рекуператор содержит кожух, установленную в кожухе теплообменную трубу, теплообменные патрубки и разделительные перегородки, при этом каждый теплообменный патрубок заглушен с одного торца, а в стенке теплообменной трубы выполнены отверстия, по контуру каждого из которых к стенке теплообменной трубы своим незаглушенным торцем прикреплен соответствующий теплообменный патрубок, расположенный внутри теплообменной трубы, внутри каждого теплообменного патрубка установлена разделительная перегородка, разделяющая внутреннее пространство теплообменного патрубка на две продольные части, при этом указанная перегородка установлена с образованием зазора между заглушенным торцем теплообменного патрубка и торцем перегородки, ориентированным в сторону заглушенного торца теплообменного патрубка, а своим противоположным торцем перегородка примыкает к стенке кожуха. 2 ил.

Конвективный рекуператор, содержащий кожух, установленную в кожухе теплообменную трубу, теплообменные патрубки и разделительные перегородки, при этом каждый теплообменный патрубок заглушен с одного торца, а в стенке теплообменной трубы выполнены отверстия, по контуру каждого из которых к стенке теплообменной трубы своим незаглушенным торцем прикреплен соответствующий теплообменный патрубок, расположенный внутри теплообменной трубы, внутри каждого теплообменного патрубка установлена разделительная перегородка, разделяющая внутреннее пространство теплообменного патрубка на две продольные части, при этом указанная перегородка установлена с образованием зазора между заглушенным торцем теплообменного патрубка и торцем перегородки, ориентированным в сторону заглушенного торца теплообменного патрубка, а своим противоположным торцем перегородка примыкает к стенке кожуха.