CS242273B1

CS242273B1 - Tubes configuration in a tube recuperator's cell

Info

Publication number: CS242273B1
Application number: CS845563A
Authority: CS
Inventors: Pavel Sonovsky
Original assignee: Pavel Sonovsky
Priority date: 1984-07-19
Filing date: 1984-07-19
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS556384A1

Description

Vynález se týká konvekčního trubkového rekuperátoru vestavěného do spalinového kanálu průmyslových ohřívacích pecí, který slouží k předehřevu spalovacího vzduchu přiváděného k pecním hořákům.The invention relates to a convection tubular recuperator built into the flue gas duct of industrial heating furnaces, which serves to preheat the combustion air supplied to the furnace burners.

Pro předehřívání spalovacího vzduchu, který se mísí s otopným plynem ve směšovacích komorách pecních hořáků se používá velmi často trubkový rekuperátor.A tubular heat exchanger is very often used to preheat the combustion air which is mixed with the heating gas in the mixing chambers of the furnace burners.

Účinnost i životnost rekuperátorů kromě jiného ovlivňuje velikost jeho teplosměnné plochy. V současné době jsou používány trubkové rekuperátory s uspořádáním U trubic v jednotlivých článcích do dvou řad.Efficiency and service life of heat exchangers are influenced, among other things, by the size of its heat exchange surface. At present, tubular recuperators with U-tubes arrangement in individual cells in two rows are used.

Případy, kdy jsou trubky uspořádány do tří řad obvyklým způsobem, si vyžadují velkou stavební délku celého rekuperátoru, což ve většině případů při úvahách o rekonstrukcích není technicky přijatelné.Cases in which the pipes are arranged in three rows in the usual way require a large construction length of the entire recuperator, which in most cases is not technically acceptable when considering renovations.

Uvedené nedostatky odstraňuje uspořádání trubek v článku trubkového rekuperátoru podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že článek rekuperátoru je osazen stejně dlouhými trubkami se stejným vnějším průměrem, které jsou všechny profilovány do tvaru U pod stejným poloměrem, uspořádaných ve třech řadách, přičemž první a třetí řada trubek jsou orientovány rovnoběžně s osou spalinového kanálu a vzdálenost jejich os je rovna dvojnásobku sou2 čtu jejich vnějšího průměru s nejmenší montážní vzdáleností krajních bodů trubek první a třetí řady a druhá, prostřední řada trubek je orientována šikmo k ose spalinového kanálu tak, že výstupní osy otvorů trubek této řady jsou oproti jejich vstupním otvorům posunuty o vzdálenost rovnou 1,5násobku vzdálenosti os trubek první a třetí řady, a to ve směru kolmém na osu spalinového kanálu a úhel natočení prostřední řady trubek je aresin čísla N, které je podílem velikosti vzdálenosti os trubek první a třetí řady a dvojnásobku poloměru, pod kterým jsou tvarovány všechny trubky v článku do tvaru U.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the arrangement of the tubes in the tubular recuperator element according to the invention, characterized in that the recuperator element is fitted with equal length tubes of the same external diameter, all U-shaped under the same radius, arranged in three rows. the third row of pipes are oriented parallel to the flue gas duct axis, and the distance between their axes is twice the sum of their outer diameter with the smallest assembly distances of the first and third row tubes and the second, middle row is oriented obliquely to the flue duct axis the pipe bore axes of this row are offset by a distance equal to 1.5 times the distance between the first and third row pipe axes in a direction perpendicular to the flue gas axis, and the angle of rotation of the middle row of pipes is aresin of N, k This is the ratio of the spacing of the first and third row pipes to the radius by twice the radius below which all of the U-shaped pipes in the cell are formed.

Konstrukce rekuperátoru podle vynálezu zvyšuje teplosměrnou plochu každého jeho článku téměř o polovinu oproti obvyklému uspořádání do dvou řad, u něhož je dodržována zásada hlavních rozměrů. Tím se také snižuje téměř o polovinu potřebný počet článků, a tak dochází ke snížení celkových tlakových ztrát na vzduchové straně rekuperátoru. Snižují se náklady na rozvody vzduchu a zmenšuje se celková netěsnost mezi jednotlivými články.The design of the heat exchanger according to the invention increases the heat transfer surface area of each of its cells by almost half compared to the conventional two-row arrangement, in which the principle of principal dimensions is observed. This also reduces the required number of cells by almost half, thus reducing overall pressure losses on the air side of the heat exchanger. The cost of air distribution is reduced and the overall leakage between the cells is reduced.

Řešení podle vynálezu je z konstrukčního, výrobního i montážního hlediska výhodné zvláště tím, že používá naprosto stejně dlouhých a stejně profilovaných trubek ve všech třech řadách.The solution according to the invention is advantageous from a constructional, manufacturing and assembly point of view, in particular by using tubes of the same length and of the same profile in all three rows.

Vynález je v dalším popisu blíže objasněn aaa praktickém příkladu provedení s odkazy na připojené výkresy, na nichž obr. 1 představuje schematicky boční pohled na třířadový článek rekuperátoru, obr 2 představuje řez článkem v místě A—A z obr. 1 a čárkovaně ohraničená část článku je v detailu zvětšena na obr. 3. Obr. 4 dále rozvádí a objasňuje .geometrii druhé řady trubek v článku.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 is a schematic side view of a three-row recuperator element; Figure 2 is a cross-sectional view of the cell at A-A of Figure 1; is enlarged in detail in FIG. 3. FIG. 4 further elaborates and illustrates the geometry of the second row of tubes in the cell.

Z obr. 1 je patrno, že trubky 10, 20 30 jsou zahnuty do tvaru U pod poloměrem R a svými vstupními otvory 11, 21, 31 jsou zaústěny do vstupní vzduchové krabice 1, zatímco do výstupní vzduchové krabice 2 jsou vyústěny jejich výstupní otvory 12, 22, 32.It can be seen from FIG. 1 that the tubes 10, 20, 30 are bent into a U-shape below the radius R and, through their inlet openings 11, 21, 31, open into the air inlet box 1, while their outlet openings 12 open into the air outlet box. , 22, 32.

Znásobené šipky znázorňují smysl proudění vzduchu přiváděného do článku k předehřevu; obrysová šipka znázorňuje směr proudění horkých spalin ve spalinovém kanálu 3 a je totožná s jeho podélnou osou.The multiplied arrows show the sense of the air flow to the preheating element; the contour arrow shows the flow direction of the hot flue gas in the flue gas duct 3 and is identical to its longitudinal axis.

Uspořádání trubek 10, 20, 30 v článku (obr. 2) je podrobněji rozvedeno na obr. 3 a z něj také vyplývá zvláštní umístění druhé řady trubek 20.The arrangement of the tubes 10, 20, 30 in the cell (FIG. 2) is described in more detail in FIG. 3, and it also implies a particular location of the second row of tubes 20.

První řada trubek 10 a třetí, zadní řada trubek 30 jsou rovnoběžné s osou spalinového kanálu 3. Vzdálenost S os těchto trubek 10, 30 je rovna výrazu 2D 2K, kde D je vnější průměr použitých rekuperátorových trubek 10, 20, 30 a K je minimální sin a =The first row of tubes 10 and third, the rear row of tubes 30 are parallel to the axis of the flue gas duct 3. The distance S of the axes of these tubes 10, 30 is equal to 2D 2K, where D is the outer diameter of the recuperator tubes 10, 20, 30 and K used sin a =

Z obr.FIG.

20, 30 v vzdálenost krajních bodů trubek 10, 30 první a třetí řady s ohledem na výrobu, montáž a dilatace. Prostřední, druhá řada trubek 20 je uložena k ose spalinového kanálu 3 pod úhlem a, který se určí ze vztahu:20, 30 at the distances between the first and third row tubes 10, 30 with respect to manufacture, assembly and expansion. The middle, second row of tubes 20 is mounted to the flue gas duct axis 3 at an angle α, which is determined from the relation:

1,5 S1.5 S

R ” je patrno, že řazení trubek 10, řadách se opakuje vždy po šesti skupinách. Jedna z nich je znázorněna na obr. 3, na kterém je zřetelné sklonění druhých trubek 20 pod úhlem a. Aby při tomto sklonu byly vstupní otvory 21 a výstupní otvory 22 trubek 20 v zákrytu s vstupními otvory 11, 31 a výstupní otvory 12, 32 trubek 10, 3fl, ;tj. aby všechny vstupní otvoryR ', it can be seen that the shifting of the tubes 10, the rows is repeated every six groups. One of these is shown in FIG. 3, where the inclination of the other tubes 20 at an angle α is clearly apparent. In this inclination, the inlet openings 21 and outlet openings 22 of the tubes 20 are aligned with the inlet openings 11, 31 and outlet openings 12, 32 i.e., the tubes 10, 3fl, i.e. the tubes 10, 3fl, 2b, 2b, 2b, 2b, 2b, 2b and 3b; make all inlets

11, 21, 31, jakož i všechny výstupní otvory11, 21, 31 as well as all outlet openings

12, 22, 32 ležely na společných přímkách kolmých na osu spalinového kanálu 3, je nutno rozteč L = 2R. cos a mezi osami vstupního otvoru 21 a vstupního otvoru 22 rozdělit na tři stejné díly (obr. 4) a kolmice přímek protínají přeponu 2R trojúhelníka v místech vstupního otvoru 31 třetí trubky 30 a výstupního otvoru první trubky 10. Tím je základní geometrie rozložení vstupních otvorů 11, 21, 31 a výstupních otvorů 12, 22, 32 v článku rekuperátoru jednoznačně určena.12, 22, 32 lie on common lines perpendicular to the axis of the flue gas duct 3, spacing L = 2R is required. cos and between the axes of the inlet port 21 and the inlet port 22 divided into three equal parts (Fig. 4) and the perpendicular lines intersect the hypotenuse 2R of the triangle at the inlet port 31 of the third tube 30 and the outlet port of the first tube 10. 11, 21, 31 and outlet openings 12, 22, 32 in the recuperator element are clearly determined.

Claims

SUBJECT

Pipe arrangement in a tubular recuperator with U-shaped tubes, characterized in that the recuperator is fitted in three rows of equal length tubes (10, 20, 30) profiled below the same radius (R) and with the same outer diameter (D), wherein the first row of pipes (10) and the third row of pipes (30) are oriented parallel to the axis of the flue gas duct (3) and the distance between the axes of these pipes (10, 30) is equal to

S =

2D + 2K where

D is the outer diameter of the tubes,

K is the minimum distance between the end points

OF THE INVENTION of the pipes (10, 30), possibly due to manufacturing and expansion, and the second, intermediate row of pipes (20) is oriented obliquely to the flue gas axis (3J) so that the outlet axes of the holes (22) of the pipes (20) are opposite apertures (21) displaced by a distance equal to 1.5 times the distance (S) in a direction perpendicular to the axis of the spindle channel (3) and the angle of rotation (α) is calculated from the relation sin a = 1.5.

3 sheets of drawings