СПОСОБ ТЕПЛООБМЕНА ГАЗОВЫХ СРЕД Российский патент 2013 года по МПК F28D19/02 

Описание патента на изобретение RU2488061C2

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано, в частности, для утилизации тепла газообразных низко- и среднепотенциальных вторичных энергетических ресурсов.

Известен способ теплообмена газовых сред при помощи регенеративного теплообменника с кипящим слоем, содержащего камеры с решетками для параллельного прохождения теплообменивающихся сред и последовательного перемещения сыпучего промежуточного теплоносителя, причем решетки установлены наклонно, а оси отверстий в них направлены в сторону подъема решеток (Авт. св. СССР №273358, МПК F28C 3/12, F23L 15/02).

Недостатком данного теплообменника является его большое гидравлическое сопротивление вследствие большого угла наклона газораспределительных решеток и пересыпных труб.

Известен способ теплообмена газовых сред при помощи регенеративного теплообменника с псевдоожиженным кипящим слоем, содержащего камеры с решетками для параллельного прохождения теплообменивающихся сред и последовательного перемещения сыпучего промежуточного теплоносителя, причем решетки установлены наклонно, оси отверстий в них направлены в сторону подъема решеток, а пересыпные трубы выполнены перфорированными и расположены в полостях камер (патент РФ №1015234, МПК F28C 3/12, F23L 15/02 - прототип).

При помощи указанного теплообменника способ реализуется следующим образом.

Горячий газ, например продукты сгорания печи или парогенератора, продувается через газовую камеру, а холодный воздух - через воздушную. При этом частицы дисперсного теплоносителя псевдоожижаются и движутся по решеткам в сторону их подъема. Достигнув верхнего края решетки, частицы по пересыпным трубам перемещаются в другую камеру. Циркулируя между газовой и воздушными камерами, частицы твердого зернистого материала нагреваются горячим газом в газовой камере и охлаждаются в воздушной камере, отдавая тепло холодному воздуху.

Основными недостатками данного теплообменника являются значительные потери тепла, связанные с неэффективной системой теплообмена между теплообменивающимися средами и дисперсным материалом.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и повышение эффективности работы теплообменника путем уменьшения потерь тепла при протекании рабочего процесса.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном способе теплообмена газовых сред, например горячего газа и воздуха, при помощи регенеративного теплообменника с кипящим слоем, содержащего газовую и воздушную камеры с решетками для параллельного прохождения теплообменивающихся сред и последовательного перемещения дисперсного промежуточного теплоносителя, причем решетки установлены наклонно, оси отверстий в них направлены в сторону подъема решеток, при этом пересыпные трубы выполнены перфорированными и расположены в полостях камер, заключающемся в пропускании горячего газового потока через промежуточный сыпучий теплоноситель с последующим перемещением полученного подогретого псевдоожиженного слоя дисперсного промежуточного теплоносителя из газовой в воздушную камеру с дальнейшим пропусканием через указанный слой воздуха, согласно изобретению поток дисперсного промежуточного теплоносителя на выходе из газовой камеры разделяют на два потока, каждый из которых затем разворачивают в противоположные стороны на 180° и направляют вдоль стенок газовой камеры, при этом поверхности решеток выполняют с продольными ребрами, причем высоту ребра выбирают примерно равной толщине кипящего слоя дисперсного промежуточного теплоносителя.

Высота ребра выбирается примерно равной толщине кипящего слоя, исходя из того, что при меньшем ее значении верхние слои кипящего слоя дисперсного промежуточного теплоносителя сомкнутся между собой, что приведет к ухудшению условий теплообмена, а при большем - часть ребра, выступающая над поверхностью слоя, исключается из процесса теплообмена, что ведет к ухудшению характеристик теплообменника.

Предложенный способ может быть реализован, например, при помощи регенеративного теплообменника с кипящим слоем, содержащего газовую и воздушную камеры с решетками для параллельного прохождения теплообменивающихся сред и последовательного перемещения дисперсного промежуточного теплоносителя, причем решетки установлены наклонно, оси отверстий в них направлены в сторону подъема решеток, при этом пересыпные трубы выполнены перфорированными и расположены в полостях камер, в котором газовая камера размещена внутри воздушной, при этом внутренняя поверхность, по крайней мере, одной решетки выполнена с продольными ребрами, причем высота ребра примерно равна толщине кипящего слоя дисперсного промежуточного теплоносителя, при этом по внешнему периметру воздушной камеры выполнены каналы, соединенные с полостью газовой камеры.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен предлагаемый теплообменник, продольный разрез; на фиг.2 - вид теплообменника сверху, на фиг.3 - поперечный разрез наклонной газораспределительной решетки.

Предложенный способ реализуется следующим образом.

Горячий газ, например продукты сгорания печи или парогенератора, продувают через газовую камеру 1, а холодный воздух - через воздушную камеру 2. При этом частицы дисперсного промежуточного теплоносителя 4 псевдоожижаются и движутся по решеткам 3 в сторону их подъема. Достигнув верхнего края решетки, частицы по пересыпным трубам 6 перемещаются в другую камеру. Движение частиц дисперсного промежуточного теплоносителя по пересыпным трубам 6 осуществляют в режиме пневмотранспорта, что позволяет уменьшить угол их наклона до 2-4°, а следовательно, угол наклона газораспределительных решеток 3.

Циркулируя между газовой 1 и воздушной 2 камерами, частицы дисперсного промежуточного теплоносителя 4 нагреваются горячим газом в газовой камере 1 и охлаждаются в воздушной камере 2, отдавая тепло холодному воздуху, при этом частицы дисперсного теплоносителя 4, перемещаясь по решетке 3, на которой выполнены продольные ребра 8, за счет увеличенной поверхности теплообмена, более эффективно отдают полученное тепло холодному воздуху, подаваемому через отверстия 5.

Горячий газ, проходя через газовую камеру 1, отдает большую часть тепла дисперсному промежуточному теплоносителю 4, при этом охлаждаясь до определенной температуры, примерно равной температуре нагретого дисперсного промежуточного теплоносителя. Далее отработанный горячий газ подают в каналы 7, которые выполняют по внешнему периметру воздушной камеры 2. Газ при этом отдает тепло стенкам канала и подогревает, таким образом, стенки холодной воздушной камеры 2, что улучшает эффективность теплообмена между дисперсным промежуточным теплоносителем и холодным воздухом.

Размещение газовой камеры 1, стенки которой имеют температуру выше, чем стенки воздушной камеры 2, внутри воздушной камеры, позволит повысить температуру внутренних стенок воздушной камеры 2 за счет теплообмена стенок газовой 1 и воздушной камер 2 между собой и исключить потери тепла в окружающее пространство.

Кроме этого, размещение газовой камеры 1 внутри воздушной 2 позволит существенно уменьшить габаритные размеры теплообменника.

Применение предложенного технического решения позволит уменьшить габаритные размеры теплообменника, уменьшить потери тепла в окружающее пространство и повысить эффективность работы теплообменника.

Похожие патенты RU2488061C2

название год авторы номер документа
РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК С КИПЯЩИМ СЛОЕМ 2010
  • Агапов Юрий Николаевич
  • Бараков Александр Валентинович
  • Стогней Владимир Григорьевич
  • Черниченко Владимир Викторович
  • Хаустов Максим Анатольевич
RU2454623C2
РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК С КИПЯЩИМ СЛОЕМ 2010
  • Агапов Юрий Николаевич
  • Бараков Александр Валентинович
  • Стогней Владимир Григорьевич
  • Черниченко Владимир Викторович
  • Хаустов Максим Анатольевич
RU2454622C2
СПОСОБ ТЕПЛООБМЕНА ГАЗОВЫХ СРЕД 2010
  • Черниченко Владимир Викторович
  • Стогней Владимир Григорьевич
  • Солженикин Павел Анатольевич
  • Некрасов Святослав Иванович
  • Дубанин Владимир Юрьевич
RU2484404C2
СПОСОБ ТЕПЛООБМЕНА ГАЗОВЫХ СРЕД 2010
  • Черниченко Владимир Викторович
  • Стогней Владимир Григорьевич
  • Солженикин Павел Анатольевич
  • Некрасов Святослав Иванович
  • Блинов Павел Сергеевич
RU2488762C2
СПОСОБ ТЕПЛООБМЕНА ГАЗОВЫХ СРЕД 2010
  • Черниченко Владимир Викторович
  • Стогней Владимир Григорьевич
  • Солженикин Павел Анатольевич
  • Брагина Лорианна Павловна
  • Петраков Геннадий Николаевич
  • Агапов Юрий Николаевич
RU2484401C2
РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК 2010
  • Черниченко Владимир Викторович
  • Стогней Владимир Григорьевич
  • Солженикин Павел Анатольевич
  • Некрасов Святослав Иванович
  • Дубанин Владимир Юрьевич
  • Агапов Юрий Николаевич
RU2484403C2
Регенеративный теплообменник с кипящим слоем 1981
  • Баранников Николай Максимович
  • Агапов Юрий Николаевич
  • Бараков Александр Валентинович
SU1015234A2
РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК С КИПЯЩИМ СЛОЕМ 1970
SU273358A1
Теплообменник 1991
  • Моисеев Владимир Иванович
  • Барановская Светлана Владимировна
  • Сигал Александр Исаакович
  • Быкорез Евгений Иосифович
SU1763853A2
Регенеративный теплообменник 1976
  • Евпланов Александр Иванович
  • Васанова Лидия Константиновна
  • Куликов Вячеслав Михайлович
  • Сыромятников Николай Иванович
  • Буткарев Анатолий Петрович
SU690277A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 488 061 C2

Реферат патента 2013 года СПОСОБ ТЕПЛООБМЕНА ГАЗОВЫХ СРЕД

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано, в частности, для утилизации тепла газообразных вторичных энергетических ресурсов. Изобретение направлено на повышение эффективности работы теплообменника путем уменьшения потерь тепла при протекании рабочего процесса. Предложен способ теплообмена газовых сред, например горячего газа и воздуха, при помощи регенеративного теплообменника с кипящим слоем. Горячий газовый поток пропускают через дисперсный промежуточный теплоноситель с последующим перемещением полученного подогретого псевдоожиженного слоя дисперсного промежуточного теплоносителя из газовой в воздушную камеру с дальнейшим пропусканием через указанный слой воздуха. Поток дисперсного промежуточного теплоносителя на выходе из газовой камеры разделяют на два потока, каждый из которых затем разворачивают в противоположные стороны на 180° и направляют вдоль стенок газовой камеры, при этом поверхности решеток выполняют с продольными ребрами, причем высоту ребра выбирают примерно равной толщине кипящего слоя дисперсного промежуточного теплоносителя. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 488 061 C2

Способ теплообмена газовых сред, например горячего газа и воздуха, при помощи регенеративного теплообменника с кипящим слоем, содержащего газовую и воздушную камеры с решетками для параллельного прохождения теплообменивающихся сред и последовательного перемещения дисперсного промежуточного теплоносителя, причем решетки установлены наклонно, оси отверстий в них направлены в сторону подъема решеток, при этом пересыпные трубы выполнены перфорированными и расположены в полостях камер, заключающийся в пропускании горячего газового потока через дисперсный промежуточный теплоноситель с последующим перемещением полученного подогретого псевдоожиженного слоя дисперсного промежуточного теплоносителя из газовой в воздушную камеру с дальнейшим пропусканием через указанный слой воздуха, отличающийся тем, что поток дисперсного промежуточного теплоносителя на выходе из газовой камеры разделяют на два потока, каждый из которых затем разворачивают в противоположные стороны на 180° и направляют вдоль стенок газовой камеры, при этом поверхности решеток выполняют с продольными ребрами, причем высоту ребра выбирают примерно равной толщине кипящего слоя дисперсного промежуточного теплоносителя.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2488061C2

Регенеративный теплообменник с кипящим слоем 1981
  • Баранников Николай Максимович
  • Агапов Юрий Николаевич
  • Бараков Александр Валентинович
SU1015234A2
Электрофорная машина 1935
  • Виленкин Л.Я.
SU43953A1
КАМЕРА СГОРАНИЯ С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГОРЮЧЕГО МАТЕРИАЛА, ВКЛЮЧАЮЩЕГО НЕГОРЮЧИЙ МАТЕРИАЛ, В ПЕЧИ С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ 1995
  • Суити Нагато
  • Такахиро Осита
RU2138731C1
РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК С КИПЯЩИМ СЛОЕМ 0
SU273358A1
DE 3115236 A1, 04.11.1982.

RU 2 488 061 C2

Авторы

Черниченко Владимир Викторович

Стогней Владимир Григорьевич

Солженикин Павел Анатольевич

Брагина Лорианна Павловна

Ряжских Виктор Иванович

Даты

2013-07-20Публикация

2010-03-29Подача