Регенератор из испарительно-конденсационных трубок с промежуточным теплоагентом Советский патент 1959 года по МПК F28C3/08 F28D17/00 

Отличительная особенность описываемого ниже регенератора из испарительно-конденсационных трубок с промежуточным теплоагентом заключается в следующем.

Регенератор этот выполнен из вертикальных герметичных труб.

Трубы частично заполнены промежуточным теплоносителем и разделены перегородкой на две зоны. В нижней из них осуществляется передача тепла от движущегося горячего газа к кипящему теплоносителю. В верхней зоне происходит передача тепла от конденсирующегося теплоносителя движущемуся холодному газу.

Такое выполнение регенератора обеспечивает упрощение его конструкции и повышение эффективности его работы.

Отличительная особенность регенератора при другой возможной форме его выполнения заключается в том, что каждая из его вертикальных труб имеет на уровне перегородки внутреннюю вставку, которая состоит из гидравлического затвора и полой цилиндрической втулки, на внешней поверхности которой образованы винтовые канавки. Эти канавки предназначены для прохода сконденсировавшегося теплоносителя из укрепленной внутри втулки второй полой цилиндрической втулки. Последняя служит для прохода паров теплоносителя в верхнюю часть трубы и для направления этих паров через ряд отверстий на внутреннюю поверхность стенки трубы. Эта особенность обеспечивает интенсификацию процессов теплоотдачи.

Кроме того, регенератор может быть разделен на несколько зон, в которых используется несколько теплоносителей. Этим достигается рас.щирение диапазона допустимых температурных условий и снижение требований к теплоагентам.

№ 122566- - 2 -

На фиг. 1 изображена принципиальная схема регенератора; на фнг. 2 - схематически изображена вставка его рабочей трубы.

Предложенный регенератор представляет систему изолированных по теплоносителю вертикальных труб 1, разделенных поперечной перегородкой - трубной решеткой 2 на зоны газового нагрева (нижняя часть) и воздушного охлаждения (верхняя часть).

Каждая из труб на небольшую высоту (как показал опыт, равную, примерно, /3 высоты испарительного участка).заливается теплоносителем и герметически закрывается с торцов. При омывании газами нижнейчасти труб здесь происходит кипение теплоносителя. Образуюш,иеся насыш,енные пары поступают в верхнюю часть труб, где и конденсируются, отдавая свое тепло потоку нагреваемого воздуха. При такой схеме регенератора процесс теплообмена в нем является саморегулируемым. При изменении температуры омываюш,его трубу газа автоматически будет изменяться давление, а стало быть и температура кипения-конденсации в каждой трубе, не нарушая циркуляции теплоносителя.

В предлагаемом регенераторе может быть применено любое, в пределе равное числу поперечных рядов труб, количество теплоносителей. Следовательно, регенератор может быть разделен на несколько температурных зон, для каждой из которых подбирается теплоноситель, наиболее полно удовлетворяюш.ий температурным условиям своей зоны. Это суш,ественно облегчает выбор теплоносителя не только по термическим характеристикам, но и по температурам кипения так, чтобы в каждой температурной зоне процесс кипения теплоносителя осуш,ествлялся при низких давлениях. Последнее обстоятельство позволяет во всех температурных зонах применить тонкостенные, облегченные трубы.

При наиболее низких температурах Б хвостовой части регенератора в качестве теплоносителя рационально применение воды, в зонах средних температур (200-300)--органических теплоносителей типа даутерма или дикулилметана. Для температур 300-500° возможно применение амальгам ртути и легкоплавких металлов.

Металлический теплоноситель может работать как в условиях изменения агрегатного состояния, так, учитывая его большую теплопроводность, и в условиях естественной конвекции.

Безнасосный тип данной конструкции регенератора не только упрошаег его схему, но позволяет применить теплоносители с высокими температурами плавления, что имеет существенное значение для группы металлических теплоносителей. В предложенной схеме застывание теплоносителя опасности не представляет. Твердая фаза при включении регенератора превращается в жидкую, и в трубе устанавливается замкнутый циркуляционный контур.

Малое количество теплоносителя в трубах облегчает вес регенератора, а с улетом изолированности по теплоносителю каждой трубы существенно упрощаются и требования к огнебезопасности и нетоксичности теплоносителя.

При заливке теплоносителя трубы должны быть нагреты до температуры, соответствующей кипению теплоносителя, с тем, чтобы парами последнего из труб был удален воздух. Удаление воздуха может быть произведено и вакуумированием. При этом устраняется опасность окисляемости теплоносителя, а процесс теплоотдачи, особенно в конденсационной части труб, будет проходить наиболее интенсивно.

С целью улучшения процесса теплообмена теплоносителя может быть предусмотрена установка внутри рабочей трубы вставки, отделяющей зону кипения теплоносителя от зоны его конденсации. Бставка состоит из полой цилиндрической втулки 3 (фиг. 2) с винтовыми каналами на ее внешней поверхности, второй втулки 4 и гидравлического затвора 5.

Применение вставки позволяет производить сепарацию пара, осущеСтвить пленочное орошение (через каналы) стекающим конденсатором испарительной части рабочей трубы и осуществить струйную подачу пара на поверхность конденсации. Эти мероприятия существенно интенсифицируют процесс теплообмена. Интенсификация теплоотдачи от газа к стенке рабочей трубы и от стенки к воздуху осуществляется посредством оребрения труб. Это оребрение может быть выполнено из проволок для воздущного потока и пластин для газового запыленного потока. В схемах замкнутого типа и по воздушной и по газовой сторонам теплообменника может применяться наиболее интенсивно работающее проволочное оребрение. Рабочие трубы к перегородке (трубной доске) могут быть приварены либо посажены в ней на конус 6.

Предмет изобретения

1.Регенератор из испарительно-конденсационных трубок с промежуточным теплоагентом, отличающийся тем, что, с целью упрощения его конструкции и увеличения эффективности работы, регенератор выполнен из вертикальных герметичных труб, частично заполненных промежуточным теплоносителем и разделенных перегородкой на нижнюю зону, в которой осуществляется передача тепла от движущегося горячего газа к кипящему теплоносителю, и верхнюю зону, в которой, осуществ.ляется передача тепла от конденсирующегося теплоносителя двил ущемуся холодному газу.

2.Форма выполнения регенератора по п. 1, о т л ич а юща я с я тем, что, с целью интенсификации процессов теплоотдачи, каждая вертикальная труба на уровне перегородки имеет внутреннюю вставку, состоящую из гидравлического затвора и полой цилиндрической втулки, на внещней поверхности которой образованы винтовые канавки для прохода сконденсировавшегося теплоносителя - из укрепленной внутри нее второй полой цилиндрической втулки, которая служит для прохода паров теплоносителя в верхнюю часть трубы и для направления этих паров через ряд отверстий на внутреннюю поверхность стенки трубы.

3.Форма выполнения регенератора по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона допустимых температурных условий и снижения требований к теплоагентам, регенератор разделен на несколько зон, в которых используется несколько теплоносителей.

- 3-№ 122566

Возддк из компрессора