Регенеративный теплообменник
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
Къ
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (ss)s F 28 0 17/00
ГОсудАРстВенный кОмитет
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4817674/06 (22) 23.04.90 (46) 15.03.92. Бюл. М 10 (71) Ленинградский кораблестроительный институт (72) В.А,Чистяков, Б.В.Сударев, С.Л.Деменюк; В.В.Медведев и Ю.Н.Добрянский (53) 621.187 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 1012000, F 23 1 15/02, 1983.
Авторское свидетельство СССР
М 844971, кл. F 28 0 17/00, 1979. (54) РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК (57) 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 стеИзобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам.для использования теплоты продуктов сгорания органического топлива.
Известен регенеративный теплообменник, содержащий газовую камеру, соединенную с водяной камерой каналами подвода и отвода промежуточного теплоносителя, выполненного в виде монолитных металлических шаров, и установленные в,, Ы„„1719870 А1 нок К 1 и Д 6, и нагревается, При этом находящийся в Ш 5 жидкий теплоноситель испаряется. Давление в LU 5 повышается и выпрямляет гофр, раздвигая полусферические половинки Ш, что увеличивает его размеры. Струя перестает удерживать LU 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 по нижается, 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 LU 5 к проему 7. После того, как следующий перед ним LU 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, чт; повышает надежность и экономичность. 2 ил.
C) 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 сущ. ности к предлагаемому является регенеративный теплообменник, содержащий
1719870 ических половинок 9, соединенных гофром
О, и частично заполнены жидкостью 11, апример водой. В нижней части камеры 2 меется отстойник 12.
Работа теплообменника осуществляетя следующим образом.
Шар 5 подхватывается из канала 3 через тверстие 7 струей горячего газа, поступающей в камеру 1 через центральное отвертие диафрагмы 6, и притягивается к этой диафрагме вследствие подсасывающего воздействия струи, проявляющегося при расстоянии 1, равном 1 5 — 3,5 диаметра шара
5. Обтекаемый струей шар 5 находится в состоянии левитации, хаотически вращается, не касаясь стенок камеры 1 и диафрагмы
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, 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 промежуточного 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 понижается, 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.
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 уменьшение его менее 1,5 диаметра шара 5 приводит к исчезновению эффекта захвата, что нарушает работоспособность теплообменника.
Применение предлагаемого теплообменника позволяет повысить эксплуатационную надежность за счет устранения сложных кинематических механизмов. Увеличение интенсивности теплообмена между горячим газом и промежуточным теплоносителем как за счет с руйного обтекания, так и за счет отсутствия точек контакта шаров со стенками газового канала и увеличение теполаккумулирующей способности промежуточного теплоносителя как за счет тепло емкости дополнительного жидкого теплоносителя, так и за счет использования скрытой теплоты фазового перехода позволяет повысить экономичность теплообменника. газовую камеру. соединенную каналами р подвода и отвода промежуточного теплоно- 1 сителя. образованного полыми металличе- н скими шарами, с водяной камерой. Канал и отвода промежуточного теплоносителя 5 снабжен винтовой направляющей. с
Недостатком этого теплообменника является сравнительно низкая эксплуатаци- о онная надежность, что вызвано наличием кинематических механизмов и возможно- 10 с стью повреждения сминания полых шаров шнеком. Недостаточна также теплоаккумулирующая способность пустых полых металлических шаров и теплоэнергетическая эффективность газовой камеры. Последнее 15 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 ин- 20 тенсивностью теплообмена. Все это снижает экономичность теплообменника.
Цель изобретения — повышение надеж ности и экономичности.
Поставленная цель достигается тем, что 25 в регенеративном теплообменнике, содержащем газовую камеру, подключенную своим входным участком к источнику газа и сообщенную перепускным проемом с водяной камерой, заполненной промежуточным 30 теплоносителем в виде полых металлических шаров, теплообменник дополнительно снабжен диафрагмой с центральным отверстием, газовая камера выполнена цилиндрической, расположена горизонтально над 35 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 40 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- 45 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, 50 выполненного в виде полых металлических шаров 5. Во входном участке газовой камеры 1 размещена диафрагма 6 на расстоянии
I от перепускного проема 7, соединяющего камеру 1, и канал 3 водяной камеры 2, со- 55 ставляющем 1,5 — 3,5 диаметра шара 5 в холодном состоянии. Выход из газовой камеры 1 перегорожен отражающей решеткой 8. Шары 5 выполнены из двух полусфе1719870
Составитель Г.Петров
Техред М.Моргентал
Корректор И.Муска
Редактор В.Фельдман
Заказ 7б3 Тираж Подписное.
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
И3035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101
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 эконо. мичности, он 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
5 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.
