CZ485U1

CZ485U1 - Trubkový smyčkový rekuperátor

Info

Publication number: CZ485U1
Application number: CZ1993721U
Authority: CZ
Inventors: Pavel Ing. Csc. Šonovský; Dušan Ing. Vašíček
Original assignee: Pavel Ing. Csc. Šonovský; Dušan Ing. Vašíček
Priority date: 1993-04-26
Filing date: 1993-04-26
Publication date: 1993-06-23

Description

(54) Trubkový smyčkový rekuperátor

(11)	485
(13)	u
5(51)
	F23	L
	F23	L
	F28	D

15/04

15/00

7/06

12.Ί - 33

o

X. « ó i <y>

to o

o cz-x rekuperátorů,

TecAnicíťe ř<?<m

Užitný V'3og se týká trubkového smyčkového vestavěného do spalinového kanálu průmyslových ohřívacích pecí, který slouží k předehřevu spalovacího vzduchu, přiváděného k pecním hořákům.

Sfeaealcte-gí-gt-i-fea Dosavadní»» stav» techniky

Pro předehřátí spalovacího vzduchu, který se mísí s topným plynem ve směšovacích komorách hořáků, se používá velmi často trubkových rekuperátorů. Očinnost i životnost rekuperátorů kromě jiného ovlivňuje jeho konstrukce a velikost teplosmšnné plochy. V současné době jsou převážně používány rekuperátory z rovných trubek a tzv. smyčkových. Výhodou rekuperátorů z rovných trubek je možnost snadného uspořádání trubek na vstupu i výstupu do tří a více řad. Nevýhodou jsou potíže s eliminací nestejnoměrného roztahování jednotlivých trubek. U trubkových smyčkových rekuperátorů naopak problémy, vyplývající z nerovnoměrné dilatace jednotlivých trubek, odpadají, avšak uspořádání do více než dvou řad v jednom článku vyžaduje již značnou stavební šířku a délku celého rekuperátorů.

Vysvětlení ffodstatgz technického řešení •ar-jehe—výhoá

Uvedené nevýhody odstraňuje do značné .míry trubkový smyčkový rekuperátor podle tohoto užitného vzoru. Jeho podstata spočívá v novém uspořádání trubek v jednotlivých jeho článcích.

Článek je osazen trubkami se stejným vnějším průměrem, které jsou všechny profilovány do tvaru U a uspořádány ve čtyřech řadách. První a čtvrtá řada trubek je orientována rovnoběžně s osou spalinového kanálu a vzdálenost os jednotlivých trubek v těchto dvou řadách je rovna dvojnásobku součtu jejich vnějšího průměru, zvětšeného o nejmenší montážní vzdálenost krajních bodů trubek první a čtvrté řady. Třetí řada trubek je orientována šikmo k ose spalinového kanálu tak, že osy výstupních otvorů trubek této řady jsou oproti jejich vstupním otvorům posunuty o vzdálenost rovnou 1,5 násobku vzdálenosti os sousedních trubek prvrií, příp. čtvrté řady, a to ve směru kolmém na osu spalinového kanálu a úhel natočení třetí řady trubek je arcsin čísla 1,5 N, které je podílem velikosti vzdálenosti os trubek v první, příp. čtvrté řadě a dvojnásobku poloměru, pod kterým jsou tvarovány všechny trubky první, třetí a čtvrté řady v článku do tvaru U. Druhá řada trubek je orientována rovněž šikmo k ose spalinového kanálu, ale v opačném směru natočení než třetí řada trubek tak, že osy výstupních otvorů trubek této řady jsou oproti jejich vstupním otvorům posunuty o vzdálenost rovnou 0,5 násobku vzdálenosti os sousedních trubek první, příp. čtvrté řady, a to ve směru kolmém na osu spalinového kanálu. Úhel natočení druhé řady trubek je arctg čísla 0,5 P, které je podílem roztečné vzdálenosti v první, příp. čtvrté řadě a dvojnásobku poloměru, zvětšeného o j R . cos . Smyčku druhé řady _v.. , 2R + 2/3R . cos eó je možno vytvořit poloměrem R = - , připadne cos /3 /11⁰°³^. - i \ dvěmi poloměry R, spojenými rovnou částí o délce 2Rl - j cos ' příp. jinou křivkou. Délky svislých rovných úseků trubek druhé řady je nutno určit v závislosti na vnějším průměru trubek, poloměru smyček R a křivce, tvořící smyčky trubek ve druhé řadě.

Konstrukce rékuperátoru podle tohoto užitného vzoru spojuje výhody rekuperátorů s rovnými trubkami a smyčkových klasické konstrukce a eliminuje jejich nevýhody. Toto řešení umožňuje vytvořit čtyřřadý trubkový smyčkový rekuperátor o stejné teplostěnné ploše , jako u rekuperátoru s rovnými trubkami na stejné stavební délce.

Minimalizace problémů s dilatací trubek jako u smyčkového rekuperátoru klasické konstrukce je přitom nedotčena.

Přehled obrázků na výkrese

Řečení—-pod-le u-ž-ltného vzoru je blíže objasněno pomocí výkresů, na nichž obr. 1 představuje schematicky boční pohled na čtyřřadový rekuperátor, obr. 2. představuje řez článku v místě A-A z obr. 1 a čárkovaně ohraničená část článku je v detailu zvětšena na obr. 3. Obr. 4 objasňuje geometrii druhé a třetí řady trubek v článku.

Popis Příklady technického řešení

Z obr. 1 je patrno, že trubky 10, 30, 40 jsou zahnuty do tvaru U pod poloměrem R a trubky 20 jsou zahnuty do tvaru rozšířeného U pod poloměrem R s rovným úsekem ve spodní části. Svými vstupními otvory 11, 21, 31, 41 jsou trubkyýzaústěny do vstup ní vzduchové krabice χ, zatímco do výstupní vzduchové krabice _2 jsou zaústěny jejich výstupní otvory 12, 22, 32., 42. Znásobené šipky znázorňují smysl proudění vzduchu, přiváděného do článku k předehřevu, přičemž obrysová šipka znázorňuje směr proudění horkých spalin ve spalinovém kanálu 3 a je totožná s jeho podélnou osou. Uspořádání trubek 10, 20, 30, 40 v článku dle obr. 1 je podrobněji rozvedeno na obr. 3 a z něj také vyplývá zvláštní umístění druhé řady trubek 20 a třetí řady trubek 30. První řad 1^*10 a čtvrtá řada trubek 40 jsou rovnoběžné s osou spalinového kanálu χ. Vzdálenost S těchto trubek 10 a 40 je rovna výrazu 2 D + 2 K, kde D je vnější průměr použitých rekuperátorových tru bek 10, 20, 30., 40 a K je minimální vzdálenost krajních bodů tru bek 10, 40 první a čtvrté řady s ohledem na výrobu, montáž a dilatace. Třetí řada trubek 30, která je na výstupu řadou druhou, je uložena k ose spalinového kanálu 3. pod úhlem oč. , který se určí ze vztahu :

sin

1,5 S

2R

Druhá řada trubek 20, která je na výstupu řadou třetí, je uložena k ose spalinového kanálu 3. pod úhlem β> v opačném směru než úhelpó a je určen ze vztahu :

Z obr. 2 je patrno, že řazení trubek 10, 2 0, 30, 40 v řadách se opakuje vždy po skupinách. Jedna Z' nich je znázorněna na obr.3. Uspořádání vychází z řazení řad trubek 10, 30, 40, které se opakuje ve skupinách vždy po šesti. Jedna z nich je znázorněna na obr. 3, na kterém je zřejmé sklonění třetí řady trubek 30 pod úhlem <=č . Aby při tomto sklonu byly vstupní otvory 31 trubek 30 v zákrytu se vstupními a výstupními otvory 11, 12 trubek 10, výstupní otvory 32 trubek 30 v zákrytu se vstupními a výstupními otvory trubek^ 41, 42j trubek 40 a aby všechny vstupní otvory 11, 31, 41, jakož i všechny výstupní otvory 12, 22, 32 ležely na přímkách kolmých na osu spalinového kanálu 3./ 3^e nutno rozteč L = 2R . cos oč mezi osami vstupního otvoru 31 a výstupního otvoru 32 rozdělit na tři stejné díly (obr. 4). Kolmice na odvěsnu L v jedné a dvou třetinách její délky protínají přeponu 2R trojúhelníku v místech vstupního otvoru 41 čtvrté trubky 40 a výstup ního otvoru 12 první trubky .10.· Vstupní otvory 21 trubek 20 pak leží na přímce, kolmé na osu spalinového kanálu 3. ve vzdálenosti

M = R - | L od osy vstupních otvorů 11 trubek 10. Středy jednot3 / a#, tJ _z ...

livých, vstupních otvorův* leží v průsečících osy £ se spojnicemi tSaivMhh středuVbtvorů 41, 32, 42. Výstupní otvory 22 trubek 20 leží na přímce, kolmé na osu spalinového kanálu 3 ve vzdálenosti M = R - ·|· L od osy výstupních otvorů 32 trubek 30.

Středy jednotlivých výstupních otvorů 12, 22, 32, 42 leží na prů sečících osy P se spojnicemi středů otvorů 11, 31, 12. Tím je ' základní geometrie rozložení vstupních otvorů 11, 21, 31, 41 a výstupních otvorů 12., 22, 32., 42 jednoznačně určena.

Průmyslová využitelnost

Řešení podle tohoto užitného vzoru lze využít rovněž při uspořádání trubek obecného výměníku tepla pro plyn nebo kapalné médium.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

Trubkový smyčkový rekuperátor s trubkami uspořádanými v článku do tvaru U ve čtyřech řadách, vyznačený tím, že článek rekuperátoru je v první, třetí a čtvrté řadě osazen stejně dlouhými trubkami (10, 30, 40), profilovanými pod stejným poloměrem (R), přičemž první řada trubek (10) a čtvrtá řada trubek (40), jsou orientovány rovnoběžně s osou spalinového kanálu (3) a roztečná vzdálenost těchto trubek (10, 40) je rovna součtu dvojnásobku vnějšího průměru (D) trubek a dvojnásobku minimální. vzdálenosti (K) mezi povrchem trubek (10) a trubek (40), načež třetí řada trubek (30) je orientována šikmo k ose spalinového kanálu (3) tak, že výstupní osy otvorů (32) trubek (30) jsou oproti jejich vstupním otvorům posunuty o vzdálenost, rovnou 1,5 násobku vzdálenosti (S) ve směru kolmém na osu spalinového kanálu (3) a úhel natočení (ot) je vypočten ze vztahu sin qC = 1,5 N, kde N = —
2R a ve druhé řadě je článek rekuperátoru osazen trubkami (20) delšími, než trubky (10, 30, 40), profilovanými do tvaru rozšířeného U o poloměru (R) , kde druhá řada trubek (20) je orientována šikmo k ose spalinového kanálu (3), ale v opačném směru natočení, než třetí řada trubek (30) tak, že osy výstupních otvorů (22) trubek (20) jsou oproti jejich vstupním otvorům posunuty o vzdálenost, rovnou 0,5 násobku vzdálenosti (S) ve směru kolmém na osu spalinového kanálu (3) a úhel natočení ( í3 ) je vypočten ze vztahu