RU152085U1

RU152085U1 - SMOKE PIPE

Info

Publication number: RU152085U1
Application number: RU2014139773/06U
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Деревцов
Original assignee: Евгений Михайлович Деревцов
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2015-05-10

Abstract

Дымогарная труба, в полости которой размещена парогенерирующая труба, снабженная интенсификатором конвективного теплообмена, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть стенки дымогарной трубы выполнена гофрированной поперечными гофрами, при этом парогенерирующая труба размещена в полости гофрированного кожуха открытого сверху и снизу в полость дымогарной трубы, внешняя поверхность которого конгруэнтна поверхности дымогарной трубы, кроме того, интенсификатор конвективного теплообмена выполнен в виде направляющего аппарата содержащего неподвижные лопатки, скрепленные с поверхностью парогенерирующей трубы, свободные концы которых скреплены с поверхностью гофрированного кожуха, при этом лопатки размещены, как на уровне выступов кожуха, так и их впадин и выполнены с возможностью закручивания газового потока в полости кожуха.Smoke tube, in the cavity of which a steam-generating pipe is placed, equipped with an intensifier of convective heat transfer, characterized in that at least a part of the wall of the smoke pipe is made of corrugated transverse corrugations, while the steam-generating pipe is placed in the cavity of the corrugated casing open in the cavity of the smoke pipe , the outer surface of which is congruent to the surface of the smoke tube, in addition, the convective heat transfer intensifier is made in the form of a guide apparatus containing The fixed blades are attached to the surface of the steam generating pipe, the free ends of which are fastened to the surface of the corrugated casing, while the blades are placed both at the level of the casing protrusions and their depressions and are made with the possibility of twisting the gas flow in the cavity of the casing.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности к конструкциям дымогарных труб, используемых в теплообменных аппаратах с повышенной тепловой эффективностью, например в паровых и водогрейных котлах.The utility model relates to a power system, in particular, to designs of smoke tubes used in heat exchangers with increased thermal efficiency, for example, in steam and hot water boilers.

В известных конструкциях паровых и водогрейных котлов размещается несколько гладкоствольных дымогарных труб диаметром 28…60 мм, которые снаружи омываются водой, а во внутренней части их проходят горячие газы. В таких котлах путем изменения числа труб обеспечивается увеличение поверхности нагрева и, соответственно, увеличение тепловой мощности (В.И. Панин. Котельные установки малой и средней мощности. М, Стройиздат, 1975, с. 156-157).In the well-known designs of steam and hot water boilers, several smooth-bore smoke tubes with a diameter of 28 ... 60 mm are placed, which are washed from the outside with water, and hot gases pass in their interior. In such boilers, by changing the number of pipes, an increase in the heating surface and, correspondingly, an increase in thermal power are provided (V.I. Panin. Boiler plants of small and medium power. M, Stroyizdat, 1975, p. 156-157).

Однако гладкоствольные дымогарные трубы имеют существенный недостаток - обладают слабой циркуляцией газовых потоков, т.к. между внутренней поверхностью трубы и тубулентным газовым потоком существует ламинарный вязкий пограничный подслой толщиной до δ=0,73 мм. В ламинарном подслое нет турбулентного перемешивания, а перенос количества движения и, следовательно, тепла происходит за счет вязкостного трения. Интенсивность теплообмена определяется переносом теплоты в вязком подслое у поверхности и его увеличение возможно за счет интенсификации процессов переноса именно в этом слое. За пределами пограничного слоя, т.е. в ядре теплового потока, переноса теплоты нет (L.Prandtl. Gesammelte Abhandlungen zur angewandten Mechanik, Hydro- und Aerodynamik, T1 1-3, B. 1961).However, smooth-bore smoke tubes have a significant drawback - they have a weak circulation of gas flows, because between the inner surface of the pipe and the turbulent gas flow there is a laminar viscous boundary sublayer up to δ = 0.73 mm thick. There is no turbulent mixing in the laminar sublayer, and the transfer of momentum and, therefore, heat occurs due to viscous friction. The heat transfer rate is determined by the transfer of heat in a viscous sublayer near the surface and its increase is possible due to the intensification of transfer processes in this layer. Outside the boundary layer, i.e. there is no heat transfer in the core of the heat flow (L. Prandtl. Gesammelte Abhandlungen zur angewandten Mechanik, Hydro und Aerodynamik, T1 1-3, B. 1961).

Известны конструкции дымогарных труб котельных агрегатов, состоящие из гладкоствольной трубы, в которую вставлен турбулизатор, выполненный из жаростойкой проволоки или ленты в виде спирали, обеспечивающий добавочное вихревое закручивание газового потока теплоносителя, что позволяет уменьшить высоту (толщину) пограничного ламинарного слоя и тем самым повысить интенсивность теплопередачи (см. SU №1476300 от 30.04.89).Known designs of smoke tubes of boiler units, consisting of a smooth-bore pipe, into which a turbulator is inserted, made of heat-resistant wire or tape in the form of a spiral, which provides additional vortex swirling of the heat carrier gas flow, which allows to reduce the height (thickness) of the boundary laminar layer and thereby increase the intensity heat transfer (see SU No. 1476300 dated 04/30/89).

Недостатком данной конструкции дымогарной трубы является то, что спиральный турбулизатор обеспечивает, в основном, разрушение ядра газового потока и при этом только частично влияет на процесс течения тепловых потоков в пограничном слое.The disadvantage of this design of the smokestack pipe is that the spiral turbulator mainly ensures the destruction of the core of the gas stream and only partially affects the flow of heat flows in the boundary layer.

Известна также дымогарная труба, в полости которой размещена парогенерирующая труба снабженная интенсификатором конвективного теплообмена (см. Фока А.А. Судовой механик. Справочник. Т. 2, «Феникс», Ростов на Дону, 2010, 1029 с). В огнетрубно-водотрубном котле Санрод, в дымогарных трубах большого диаметра установлены патентованные элементы Санрод, представляющие собой парогенерирующую трубу, наружная поверхность которой покрыта множеством приваренных шипов (поперечное сечение трубы имеет солнцевидную форму, откуда и название элемента). Одним концом ошипованная труба вварена в верхнюю часть топочной камеры или в нижний конец дымогарной трубы, а другим - в верхнюю часть дымогарной трубы. В нижний канал входит вода, а через верхний выходит пароводяная смесь в паровое пространство котла.A smoke tube is also known, in the cavity of which there is a steam generating pipe equipped with an intensifier of convective heat transfer (see Fock A. A. Ship mechanic. Handbook. T. 2, "Phoenix", Rostov on Don, 2010, 1029 s). In the Sanrod fire tube and water boiler, in large smoke tubes, the patented Sanrod elements are installed, which are a steam-generating pipe, the outer surface of which is covered with many welded spikes (the cross section of the pipe has a sun-shaped shape, hence the name of the element). At one end, the studded pipe is welded into the upper part of the combustion chamber or into the lower end of the smoke pipe, and the other into the upper part of the smoke pipe. Water enters the lower channel, and the steam-water mixture enters the boiler vapor space through the upper channel.

Недостатками таких дымогарных труб являются сложность изготовления и эксплуатации дымогарных труб: сложна технология изготовления ошипованных парогенерирующих труб и высока трудоемкость их замены при выходе из строя, даже при наличии запасных элементов, кроме того, трудна их очистка от отложений золы и сажи (известно, что загрязняемость элемента Санрод сажей очень сильна). Кроме того, загрязняемость элемента Санрод приводит к увеличению подшламовой коррозии и снижению интенсивности теплообмена.The disadvantages of such smoke tubes are the complexity of the manufacture and operation of smoke tubes: the manufacturing technology of studded steam generating pipes is complicated and the complexity of replacing them in case of failure is high, even with spare elements, and it is also difficult to clean them of ash and soot deposits (it is known that pollution element Sanrod soot is very strong). In addition, the contamination of the Sanrod element leads to an increase in subsurface corrosion and a decrease in the intensity of heat transfer.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение - упрощение конструкции и технологии изготовления дымогарных труб и упрощение их эксплуатации.The task to which the claimed solution is directed is to simplify the design and manufacturing technology of smoke tubes and simplify their operation.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи выражается в снижении потерь тепла с уходящими газами при конвективном теплообмене, тем самым повышается количество теплоты, используемое для получения пара, снижается сажеобразование, упрощается чистка котла от сажи и золы.The technical result obtained when solving the problem is expressed in reducing heat loss with flue gases during convective heat transfer, thereby increasing the amount of heat used to produce steam, soot formation is reduced, and cleaning the boiler of soot and ash is simplified.

Для решения поставленной задачи дымогарная труба, в полости которой размещена парогенерирующая труба снабженная интенсификатором конвективного теплообмена отличается тем, что, по меньшей мере часть, стенки дымогарной трубы выполнена гофрированной поперечными гофрами, при этом парогенерирующая труба размещена в полости гофрированного кожуха открытого сверху и снизу в полость дымогарной трубы, внешняя поверхность которого конгруэнтна поверхности дымогарной трубы, кроме того, интенсификатор конвективного теплообмена выполнен в виде направляющего аппарата содержащего неподвижные лопатки, скрепленные с поверхностью парогенерирующей трубы, свободные концы которых скреплены с поверхностью гофрированного кожуха, при этом лопатки размещены, как на уровне выступов кожуха, так и их впадин и выполнены с возможностью закручивания газового потока в полости кожуха.To solve the problem, a smoke pipe, in the cavity of which a steam-generating pipe is placed equipped with an intensifier of convective heat transfer, is characterized in that at least a part of the walls of the smoke pipe is made of corrugated transverse corrugations, while the steam-generating pipe is placed in the cavity of the corrugated casing open into the cavity from above and from below smoke pipe, the outer surface of which is congruent to the surface of the smoke pipe, in addition, the convective heat transfer intensifier is made in the form a guide apparatus containing fixed blades bonded to the surface of the steam generating pipe, the free ends of which are bonded to the surface of the corrugated casing, while the blades are placed at the level of the protrusions of the casing and their depressions and are made with the possibility of twisting the gas flow in the cavity of the casing.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».A comparative analysis of the features of the claimed solution with the signs of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."

Совокупность признаков полезной модели обеспечивают решение технической задачи, а именно обеспечивают возможность упрощения конструкции и технологии изготовления дымогарных труб и позволяют упростить их эксплуатацию.The combination of features of the utility model provide a solution to the technical problem, namely, they provide the opportunity to simplify the design and manufacturing technology of smoke tubes and make it easier to operate.

Заявленная полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан фрагмент котла с пучком дымогарных труб; на фиг. 2 показан вертикальный разрез дымогарной трубы; на фиг. 3 показан поперечный разрез А-А дымогарной трубы; на фиг.4 показан поперечный разрез Б-Б дымогарной трубы.The claimed utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a fragment of a boiler with a bundle of smoke tubes; in FIG. 2 shows a vertical section through a smoke pipe; in FIG. 3 shows a cross section AA of a smoke pipe; figure 4 shows a cross section bB of the smoke pipe.

На чертежах показаны дымогарная труба 1, в полости 2 которой размещена парогенерирующая труба 3, гофрированный кожух 4, неподвижные лопатки 5 (расположенные на уровне выступов 6 кожуха 4), неподвижные лопатки 7 (расположенные на уровне впадин 8 кожуха 4). Кроме того, показаны нижний 9 и верхний 10 каналы парогенерирующей трубы 3, первый 11 и второй 12 газовые потоки.The drawings show a smoke pipe 1, in a cavity 2 of which a steam generating pipe 3 is placed, a corrugated casing 4, fixed blades 5 (located at the level of the protrusions 6 of the casing 4), fixed blades 7 (located at the level of the depressions 8 of the casing 4). In addition, the lower 9 and upper 10 channels of the steam generating pipe 3, the first 11 and second 12 gas flows are shown.

Гофры дымогарной трубы 1 выполнены в виде трапецеидальной поверхности с одинаковыми по длине сторонами (в данном случае - 5 см), что позволило увеличить площадь теплообмена на 3,2 м.The corrugations of the smoke pipe 1 are made in the form of a trapezoidal surface with equal sides (in this case, 5 cm), which made it possible to increase the heat transfer area by 3.2 m.

Кожух 4 открыт сверху и снизу в полость дымогарной трубы 1,The casing 4 is open above and below in the cavity of the smoke pipe 1,

Гофры кожуха 4 выполнены конгруэнтными поверхности дымогарной трубы 1, в виде трапецеидальной поверхности с одинаковыми по длине сторонами (в данном случае - 3 см).The corrugations of the casing 4 are made congruent to the surface of the smoke pipe 1, in the form of a trapezoidal surface with sides identical in length (in this case, 3 cm).

Дымогарная труба может быть выполнена, как предварительной штамповкой элементов гофрированной части и их последующей сваркой, что недостаточно технологично, либо пластическим деформированием трубчатых заготовок, с формированием на них участков с чередующимися выступами и впадинами.The smoke tube can be performed as preliminary stamping of the corrugated part elements and their subsequent welding, which is not technologically advanced enough, or by plastic deformation of the tubular workpieces, with the formation of sections with alternating protrusions and depressions on them.

Неподвижные лопатки 5 (расположенные на уровне выступов 6 кожуха 4), неподвижные лопатки 7 (расположенные на уровне впадин 8 кожуха 4) образуют направляющий аппарат, обеспечивающий закручивание газового потока в полости кожуха, что способствует снижению прилипания частиц сажи к поверхности нагрева в полости кожуха.The fixed blades 5 (located at the level of the protrusions 6 of the casing 4), the fixed blades 7 (located at the level of the depressions 8 of the casing 4) form a guiding apparatus, which ensures the twisting of the gas flow in the cavity of the casing, which helps to reduce the adhesion of soot particles to the heating surface in the cavity of the casing.

Дымогарная труба «работает» следующим образом.The smokestack “works” as follows.

В процессе работы парогенерирующей трубы 3, в ее нижний канал 9 входит вода, а через верхний 10 выходит пароводяная смесь в паровое пространство котла.During the operation of the steam generating pipe 3, water enters its lower channel 9, and the steam-water mixture enters the steam space of the boiler through the upper 10.

Горячие газы входят в дымогарную трубу, через ее нижнее (приемное) отверстие и движутся единым потоком до нижней кромки кожуха 4, после которой единый поток газов разделяется на два: первый 11 движется между поверхностью дымогарной трубы 1 и поверхностью кожуха 4, а второй - 12, движется в полости кожуха 4 между поверхностью парогенерирующей трубы 3 и внутренней поверхностью кожуха 4. Направляющий аппарат (неподвижные лопатки 5 и 7) установленные на парогенерирующей трубе 3 обеспечивают турбулизацию газового потока в полости кожуха 4, приводит к интенсификации теплообмена и снижению сажеобразования. Гофрировка поверхности кожуха 4 увеличивает площадь теплообмена и тем самым повышает количество теплоты, используемое для получения пара. Теплота первого потока 11 газов используется как для прогрева поверхности дымогарной трубы 1 и, тем самым, нагрева воды, так и задействуется на прогрев стенки кожуха 4, способствующий повышению интенсивности парообразования.Hot gases enter the smoke pipe through its lower (intake) hole and move in a single stream to the lower edge of the casing 4, after which a single gas stream is divided into two: the first 11 moves between the surface of the smoke pipe 1 and the surface of the casing 4, and the second - 12 moves in the cavity of the casing 4 between the surface of the steam generating pipe 3 and the inner surface of the casing 4. The guide apparatus (fixed blades 5 and 7) mounted on the steam generating pipe 3 provide turbulence of the gas flow in the cavity of the casing 4, and intensification of heat transfer and reduce soot formation. The corrugation of the surface of the casing 4 increases the heat transfer area and thereby increases the amount of heat used to produce steam. The heat of the first gas stream 11 is used both for heating the surface of the smoke pipe 1 and, thereby, heating the water, and is used to heat the walls of the casing 4, thereby increasing the intensity of vaporization.

Теплота второго потока 12 газов и часть тепла, подводимого в полость кожуха из первого потока 11 газов, теплопередачей через стенку кожуха 4, задействуется на парообразование.The heat of the second gas stream 12 and part of the heat supplied to the cavity of the casing from the first gas stream 11 by heat transfer through the wall of the casing 4 is involved in vaporization.

Claims

Smoke tube, in the cavity of which a steam-generating pipe is placed, equipped with an intensifier of convective heat transfer, characterized in that at least a part of the wall of the smoke pipe is made of corrugated transverse corrugations, while the steam-generating pipe is placed in the cavity of the corrugated casing open in the cavity of the smoke pipe , the outer surface of which is congruent to the surface of the smoke pipe, in addition, the convective heat transfer intensifier is made in the form of a guide apparatus containing The fixed blades are attached to the surface of the steam generating pipe, the free ends of which are fastened to the surface of the corrugated casing, while the blades are placed both at the level of the casing protrusions and their depressions and are made with the possibility of twisting the gas flow in the cavity of the casing.