ТЕРМОГРАВИТАЦИОННАЯ ТЕПЛОВАЯ ТРУБКА Советский патент 1973 года по МПК F28D15/02 

1

Изобретение относится к термогравитационным теиловым трубкам, преимущественно для использования в рекуперативных теплообменниках, применяе1мых, в частности, в качестве воздухоПОаогревателей топл.ивопотребляющих агрегатов: котлов, промышленных печей,.

Известные термогравитационные тепловые трубки, содержащие глухой цилиндрически корпус и коаксиально расположенную внутреннюю вставку с открытыми концами для разделения потоков нагретого и охлажденного теплоносителя, не обеспечивают повышения эффективности теплопередачи.

Цель изобретения - увеличение эффективности теплопередачи таких трубок, расширение температурного диапазона н повышение надежности работы.

Это достигается тем, что внутри вставки и в кольцевом простанстве между ней и корпусом установлены поперечные перегородки, верхний и нижний объемы пространства по обе стороны кольцевой перегородки соединены перепускными каналами соответственно с нижним и верхним объемами вставки, а последняя по всей длине теплоизолирована.

На фиг. 1 схематически представлена предлагаемая тепловая трубка, продольный разрез; на фиг. 2 - рекуперативный теплообмен., ник с предлагаемыми тепловыми трубками.

Тепловая трубка / содерл ит глухой цилиндрический корпус 2 и коаксиально расположенную внут1рен«юю встав1КЛ 3 в виде цилиндрической обечайки с открытыми концами.

Внутри вставки 3 и в кольцевом пространстве между ней и корпусом 2 установлены поперечные перегородки 4 и 5. Верхний 6 и нижний 7 объемы пространства но обе стороны кольцевой перегородки 5 соединены перепускными каналами S соответственно с 9 и верхним 10 объемами вставки, причем последняя по всей длине теплоизолирована.

В зависимости от назначения теплообменника и от того, до какой температуры необходимо нагревать подогреваем ю среду, теплопередающие трубки заполняют тем или другим промел-суточным теплоносителем, например, Цри подопреве ао 100° С - водой, до 200° С -Глицерином (или ка ким-либо другим

ор:гани чеоким теплоносителем), выше 200° С- жидкомвталлическИМ теплоносителем («а1пример, «атрием, «алием и др.)Тенлообменник (см. фиг. 2) составлен из пакета тепловых трубок /, верхняя часть которых оребрена и заключена в цилиндрический //, снабженный нодводящим /2 и отводящим 13 патрубками. Нижняя часть трубок помещена в короб 14, по которому пропускается греющая среда. К части 11 крепится днище, представляющее

собой трубную решетку 15, имеющую со стороны горячей среды теплоизоляцию 16 для защиты от прогара. Для направления потока нагреваемой среды, внутри кожуха предусмотрены разделительные перегородки 17, поддерживаемые ограничителями 18.

В качестве греющей среды могут быть использованы, например, отходящие после котлов и печей дымовые газы, пли продукты сгорания специально сжигаемого для этих целей топлива (газообразного, жидкого или твердого) . В случае подогрева жидких сред (или получения пара) верхнюю часть теплопередающих трубок можно не оребрять, так как жпдкие среды имеют большой коэффициент теплоотдачи. При комплексном использовании тепла греющей среды теплообменники набираются в блок (каскад), в котором каждый из теплообменников используется для подогрева той пли иной среды, в результате чего полностью используется все тепло греющей среды.

Теплообменник работает следующим образом.

Греющая среда в коробе 14 отдает часть тепла нижним концам трубок 1, при нагревании которых тепло передается заключенному в них промежуточному теплоносителю. При этом создается разность плотностей в промежуточном теплоносителе между охлаждаемой и нагреваемой частями, в результате чего происходит естественная термогравитациониая циркзляция промежуточного теплх)носителя, за счет которой осуществляется перенос тепла из нагреваемой нижней части в верхнюю охлаждаемую . часть. Горячие потоки промежуточного теплоносителя на стороне нагрева поднимаются в нижней части 7 кольцевого пространства до перегородки 5 и проходят по перепускным каналам 8 внутрь вставки 5 на сторону охлаждения. Холодные потоки промежуточного теплоносителя на стороне охлаждения опускаются в верхней части 6 колъдевого пространства и, опустившись до перегородки 5, проходят по перепускным каналам

внутрь вставки 3 на сторону нагрева. Нагреваемая холодная среда, проходя через кожух 11 сверху вниз снаружи между теплопередающими трубками 1, отнимает тепло от них и,

нагреваясь, поступает в отводящий патрубок 13, откуда идет па потребление.

При работе теплообменника с соответствующим выбором промежуточного теплоносителя в теплопередающих трубках / не возпикает избыточное давление, так как температура теплоносителя в верхней части не поднимается выше температуры кипения (нанример, температура кипения натрия 890°С), в результате чего устраняется возможность

разрыва трубок / от давления. В случае повышения темиературы теплоносителя выше температуры кипения, давлепие в трубках / развивается незначительно, в отличие от конденсационных трубок. В связи с тем, что

жидкометаллические теплоносители, например натрий, обладают высокой теплопроводностью, а тепловые трубки У заполняются им полностью, предлагаемый теплообменник может работать при любом угле наклона от вертикали (О-180°) как в обычных, так и ослабленных гравитационных полях.

Предмет изобретения

Термогравитационная тепловая трубка, содержан ая глухой цилиндрический корпус и коаксиально расположенную внутреннюю вставку с открытыми концами для разделения потоков нагретого и охлажденного теплоносителя,

отличающаяся тем, что, с целью увеличения эффективности теплопередачи, расширения температурного диапазона и повышения надежности работы, внутри вставки и в кольцевом пространстве между ней и корпусом установлены поперечные перегородки, верхний и нижний объемы пространства по обе стороны кольцевой перегородки соединены перепускными каналами соответственно с нижним и верхним объемами вставки, а последняя по

всей длине теллоизолифоваиа.

Фиг /

иг.2