Регенеративный теплообменник Советский патент 1992 года по МПК F28D17/00 

ю со ы о

Использование: в теплотехнике для утилизации тепла отходящих газов. Цель - повышение надежности и экономичности. Сущность изобретения: шар (Ш)5 подхватывается из канала 3 через проем 7 струей горячего газа, поступающего в камеру (К) 1 через центральное отверстие диафрагмы (Д) 6 и притягивается к ней. Обтекаемый струей Ш 5 хаотически вращается, не касаясь стенок К 1 и Д 6, и нагревается. При этом находящийся в Ш 5 жидкий теплоноситель испаряется. Давление в Ш 5 повышается и выпрямляет гофр, раздвигая полусферические половинки Ш, что увеличивает его размеры. Струя перестает удерживать Ш 5 у Д 6, и он уносится потоком газа к отражающей решетке 8, которая направляет его в канал 4. Под весом поступающих следом Ш 5 он опускается в водяную К 2, где отдает свое тепло воде. Находящийся внутри шара теплоноситель конденсируется, давление понижается, и гофр 10 за счет своей упругости сжимает половинки. Охлажденный Ш 5 сохраняет положительную плавучесть и всплывает к каналу 3, где выталкивается следующими за ним Ш 5 к проему 7. После того, как следующий перед ним Ш 5 выталкивается после нагрева потоком газа от Д 6, струя подхватывает этот Ш. 5, и цикл повторяется. Таким образом обеспечивается устойчивая циркуляция Ш 5 без применения механизмов, что повышает надежность и экономичность. 2 ил, Ё

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для использования теплоты продуктов сгорания органического топлива.

Известен регенеративный теплообменник, содержащий тазовую камеру, соединенную с водяной камерой каналами подвода и отвода промежуточного теплоносителя, выполненного в виде монолитных металлических шаров, и установленные в

канале подвода питатель, а в водяной камере элеватор.

Недостатком теплообменника является применение сложных кинематических механизмов питателя и элеватора, что снижает эксплуатационную надежность. Кроме того, интенсивность теплообмена в газовой камере невысока.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регенеративный теплообменник, содержащий

газовую камеру, соединенную каналами подвода и отвода промежуточного теплоносителя, образованного полыми металлическими шарами, с водяной камерой. Канал отвода промежуточного теплоносителя снабжен винтовой направляющей.

Недостатком этого теплообменника является сравнительно низкая эксплуатационная надежность, что вызвано наличием кинематических механизмов и возможностью повреждения сминания полых шаров шнеком. Недостаточна также теплоаккуму- лирующая способность пустых полых металлических шаров и теплоэнергетическая эффективность газовой камеры. Последнее обусловлено малым проходным сечением в засыпках шаров и, следовательно, большим гидравлическим сопротивлением в газовом тракте и наличием застойных вихревых зон в окрестностях точек контактов шаров, а следовательно, сравнительно низкой интенсивностью теплообмена. Все это снижает экономичность теплообменника.

Цель изобретения - повышение надежности и экономичности.

Поставленная цель достигается тем, что в регенеративном теплообменнике, содержащем газовую камеру, подключенную своим входным участком к источнику газа и сообщенную перепускным проемом с водяной камерой, заполненной промежуточным теплоносителем в виде полых металлических шаров, теплообменник дополнительно снабжен диафрагмой с центральным отверстием, газовая камера выполнена цилиндрической, расположена горизонтально над водяной камерой, перепускной проем выполнен в ее боковой стенке, а диафрагма размещена во входном участке газовой камеры на расстоянии от проема, составляющем 1,5-3,5 диаметра шара, при этом шары выполнены из двух полусфер, соединенных гофром, и частично заполнены жидкостью.

На фиг. 1 схематично изображен реге- неративный теплообменник; на фиг. 2 - шар, используемый в качестве промежуточ- ного теплоносителя, поперечный разрез.

Теплообменник содержит цилиндрическую газовую камеру 1, соединенную с водяной камерой 2 каналами 3 и 4 для подвода и отвода промежуточного теплоносителя, выполненного & виде полых металлических шаров 5. Во входном участке газовой камеры 1 размещена диафрагма 6 на расстоянии 1 от перепускного проема 7, соединяющего камеру 1, и канал З водяной камеры 2, составляющем 1,5-3,5 диаметра шара 5 в холодном состоянии. Выход из газовой камеры 1 перегорожен отражающей решеткой 8. Шары 5 выполнены из двух полусферических половинок 9, соединенных гофром 10, и частично заполнены жидкостью 11, например водой. В нижней части камеры 2 имеется отстойник 12,

Работа теплообменника осуществляется следующим образом.

Шар5 подхватывается из канала 3 через отверстие струей горячего газа, поступающей в камеру 1 через центральное отвер0 стие диафрагмы 6, и притягивается к этой диафрагме вследствие подсасывающего воздействия струи, проявляющегося при расстоянии I, равном 1,5-3,5 диаметра шара

6,и нагревается. При этом находящийся в шаре 5 жидкий теплоноситель 11 испаряется. Давление в шаре 5.повышается и выпрямляет гофр 10, раздвигая полусферы 9,

0 что увеличивает размеры шара, нарушая его обтекание струей. Струя перестает удерживать шар 5 у диафрагмы 6, и он уносится потоком газа к отражающей решетке 8, которая направляет его в канал 4 отвода про5 межуточного теплоносителя. Под весом поступающих следом шаров 5 он опускается в водяную камеру 2, где отдает свое тепло воде. Находящийся внутри шара теплоноситель 11 конденсируется, давление понижа0 ется, и гофр 10 за счет своей упругости сжимает полусферы 9. Охлажденный шар 5 сохраняет положительную плавучесть и всплывает к каналу 3, где выталкивается следующими за ним шарами 5 к проему 7.

5 После этого как следующий перед ним шар 5 выталкивается после нагрева потоком газа от диафрагмы 6, струя подхватывает.этот шар, и цикл повторяется.

Увеличение расстояния I более 3,5 или

0 уменьшение его менее 1,5 диаметра шара 5 приводит к исчезновению эффекта захвата, что нарушает работоспособность теплообменника.

Применение предлагаемого теплооб5 менника позволяет повысить эксплуатационную надежность за счет устранения сложных кинематических механизмов. Увеличение интенсивности теплообмена между горячим газом и промежуточным теплоноси0 телем как за счет струйного обтекания, так и за счет отсутствия точек контакта шаров со стенками газового канала и увеличение теполаккумулирующей способности промежуточного теплоносителя как за счеттепло5 емкости дополнительного жидкого теплоносителя, так и за счет использования скрытой теплоты фазового перехода позволяет повысить экономичность теплообменника.

Формула изобретения Регенеративный теплообменник, содержащий газовую камеру, подключенную своим входным участком к источнику газа и сообщенную перепускным проемом с водяной камерой, заполненной промежуточным теплоносителем в виде полых металлических шаров, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности, он снабжен диафрагмой с цент65118

/ /

ральным отверстием, газовая камера выполнена цилиндрической, расположена горизонтально над водяной камерой, перепускной проем выполнен в ее боковой стенке, а диафрагма размещена во входном участке газовой камеры на расстоянии от проема, составляющим 1,5-3,5 диаметра шара, при этом шары выполнены из двух полусфер, соединенных гофром, и частично заполнены жидкостью.