Рекуператор Советский патент 1992 года по МПК F23L15/04 

Использование: преимущественно для подогрева воздуха отходящими газами на промышленных печах в металлургической промышленности. Сущность изобретения: рекуператор, состоящий из плоских ширм, образованных подключенными к подводящему и отводящему коллекторам 1 и 2 U-образными трубами 4, содержит дополнительные ряды труб 5, расположенных внутри ширм под углом 45-90° к ним, что позволяет использовать объем рекуператора внутри ширм без увеличения габаритов. , 5 ил. Воздих

Фиг.1

Изобретение относится к теплообмен- ным устройствам и может быть использовано преимущественно для подогрева воздуха отходящими газами на промышленных печах в металлургической промышленности.

Известны металлические чугунно- стальные рекуператоры (термоблоки), представляющие собой пучок труб круглого или овального сечения, залитых (бронированных) чугуном.

Недостатками Данной конструкции являются трудоемксйсть изготорления, относительно большая масса тярмоблокз, большое засорение узких дымовых каналов термоблока, малая эффективность и непригодность длч условий высоких температур

Известна также конструкция металлического игольчатого рекуператора, основным элементом которого является чугунная игольчатая труба овальной формы в сечении с наружными и внутренними иглами.

Недостатками указанной конструкции являются часто встречающееся растрескивание и прогар труб в рекуператорах, большое исло стыков между фланцами труб, что приводит к значительному снижению эффективности работы рекуператоров вследствие утечки части во чуха

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является рекуператор, содержащий подключенные к подводящему и отводящему коллекторами U-образные трубы, расположенные одна в другой с образованием плоских ширм, установленных в газоходе параллельными рядами с образованием между собой внутренней ПОЛОСТИ.

Недостатком известной конструкции рекуператора является сравнительно низкая теплоотдача от греющей среды к наружным стенкам труб, а также от внутренних стенок труб к на-реваемой среде Это обус ловлено невозможностью использования объема рекуператора внутри плоских трубных ширм из-за недопустимости дальнейшего уменьшения минимального радиуса гиба теплообменных труб (материал трубы, ее размеры и технология гиСа на заводе определяют минимальный радиус гиба труб). Вследствие этого недостаточно эффективно используется рекуператор.

Цель изобретения - интенсификация теплопередачи.

Поставленная цель достигается тем, что рекуператор, содержащий U-образные тр бы, расположенные одна в другой с образованием плоских ширм, установленных в газоходе параллельными рядами с образованием между собой внутренней полос™,

содержит дополнительные U-образные трубы, каждая из которых подключена к подво- дящему и отводящему коллекторам и установлена в упомянутой полости в плоскости, размещенной под углом а 45-90° к плоскостям ширм.

На фиг.1 изображен трубчатый рекупе ратор, вид сбоку; на фиг.2 -4 - разрез А-А на фи(.1 (варианты расположена дополнитольь х рядов U-образных труб внутри Тру5ных ширг}; Hd фиг 5 - разрез Б Ь на фиг .4,

1 р гбчатыи рекуператор состоит из подводящего коллектора 1, отводящего коллектора 2, трубной доски 3, к которой приварены теплообгченные У-образныетру- бч 4, составляющие трубные ширмы, и до- полн)тельного ряда груб 5, расположенных внутри шири под углом а 45-90° к ним.

Коигды каждой U-образной трубы 5 в дополнит г льных рядах обозначены одинаковыми инфрзм /г Г -Г ; 2 -2 , 3 -3 ; 4 -4 ; 5-5 ; G -б Т-Т ;8 -8 .

Установка дополнительного ряда теплообменных труб 5 под уьчом а - 45-90° к плоскостям трубных ширм позволяет ис- пояьзочать объем рекуператора внутри тр/бчых ширм без увеличения гзоаритоьре- ьуператора по сравнению с известными

ко гсгрукциями и без уменьшения мини- Мсльного допустимого радиуса гибо труб. Это обеспечивав нагрев воздуха на 40- 60°С выше по сравнению с известными трубчатыми рекуператорам1- такой же рроизводи(вльиости и габаритов, В известных TpyCnaiux рекуперстгрих невозможчо ис- попьяовагьобьем внутри трубных , так как это требует уменьшения минимального радиуса гиба труб, а минимальный радиус

гиба не может быть меньше величины, определенной технологией,

Нижний предел а- 45° угла установки дппэтнительных радов т еплообменныхтруб выГфэн исходя из минимального радиуса

гиба U образных труб, Меньший угол не позволяет установить теплообменные трубы внутри трубных ширм,

Верхний предел а- 90° выбран для установки енутри трубных ширм также дополнительчь-х U-образных труб с радиусом гибз, большим минимального радиуса.

Металлический трубчатый рекуператор работает следующим образом. Рекуператор устанавливэргся в боров, по которому движутся отходящие горячие дымозыс газы, омывающие теплообмениые труби 4 и . Холодный воздух проходит через подводящий коллектор 1, теплообменные трубы 4 и 5, нагревается в них и через отводящий коллектор 2 поступает к горелкам печи

Пример. Предлагаемое устройство (например, вариант по фиг 2) можно реализовать в известном рекуператоре, имеющем 88 U-образных трубок с наружным диаметром 0 76 мм, толщиной стенки 4-5 мм, радиусами гиба от 250 мм до 1125 мм. Материал труб: сталь 15 х 25 Т.

Внутрь трубных ширм (фиг 2) под углом к ним (например, 58 и 68°) установлены дополнительные ряды U-образных труб с радиусом гиба R 250 и R 340 Это повышает отношение теплообменной площади рекуператора к объему нагреваемого воздуха без увеличения габаритов рекуператора, что обуславливает повышение температуры воздуха на 40-СО°С по сравнению с известным рекуператором.

Предлагаемое устройство дает возможность интенсифицировать теплопередачу от греющей среды к нагреваемой среде, улучшить работу нагревательных и термических за с«ет увеличения температуры подогрева воздуха в рекуператоре, снизить расход топлива, подаваемого в печь.

Интенсификация теплоотдачи от внутренних стенок труб к нагреваемой среде увеличивается, так как увеличивается отношение поверхности чягрева труб к объему нагреваемого газа (воздуха), омывающего данную поверхность

Наряду с этим при расположении дополнительных труб U-образной формы под

А-А

2

углом к потоку отходящих газов создаются условия для дополнительной турбулизации потока димовых газов, что увеличивает теплоотдачу от греющей среды к наружным

стенкам труб В результате интенсификации теплоотдачи от греющей среды к наружной поверхности труб и интенсификации теплоотдачи от внутренней поверхности труб к нагреваемой среде, возрастает теплопередача от греющей среды к нагреваемой среде в рекуператоре.

Экономический эффект от использования предлагаемого устройства достигается за счет повышения температуры нагревав

мой среды на 40-60°С по сравнению с подогревом воздуха в трубчатом рекуператоре известной конструкции.

Формула изобретения

Рекуператор, содержащий подключенные к подводящему и отводящему коллекторам U-образные трубы, расположенные одна в петле другой с образованием плоских ширм, установленных в газоходе параллельными рядами с образованием между собой внутренней полос™, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплопередачи, он содержит дополнительные U-сбразные трубы, каждая из которых подключена к подводящему и отводящему коллекторам и усыновлена в упомянутой полости в плоскости, размещенной под углом а 45-90° к плоскостям ширм.

, У

Фм.З

5

Н-4- +

H--I--T

ДЫмо8ыеп Ь-1-И--И--Н- -t- Н-4-4

газы

$ Jf

Hi

Ј

ff

tff

Редактор А.Огар

fl)wa5

Составитель Т,Незеоова. .

Техред М.МоргенталКорректор Т.Палий

/га

4

МЫ

ооздух а

Ш2.Чг -f