RU2176063C2 - Heat exchange surface - Google Patents

Heat exchange surface Download PDF

Info

Publication number
RU2176063C2
RU2176063C2 RU98104337/06A RU98104337A RU2176063C2 RU 2176063 C2 RU2176063 C2 RU 2176063C2 RU 98104337/06 A RU98104337/06 A RU 98104337/06A RU 98104337 A RU98104337 A RU 98104337A RU 2176063 C2 RU2176063 C2 RU 2176063C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylindrical
jumpers
balls
diameter
exchange surface
Prior art date
Application number
RU98104337/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98104337A (en
Inventor
Н.А. Зройчиков
Б.П. Симонов
И.А. Боткачик
А.Е. Зарянкин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "ЭНТЭК"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "ЭНТЭК" filed Critical Закрытое акционерное общество "ЭНТЭК"
Priority to RU98104337/06A priority Critical patent/RU2176063C2/en
Priority to PCT/RU1999/000065 priority patent/WO1999045756A2/en
Priority to AU31776/99A priority patent/AU3177699A/en
Publication of RU98104337A publication Critical patent/RU98104337A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2176063C2 publication Critical patent/RU2176063C2/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

FIELD: applicable in various spheres of equipment, in particular, in regenerative heat exchangers used in metallurgy, motor industry, agricultural production. SUBSTANCE: heat exchange surface comprises a pack of several grates interrelated with the aid of connection assemblies, each of them is made of balls interconnected by cylindrical mutually perpendicular crosspieces, forming squares at intersection with balls positioned in their vertices, the grates are positioned in the pack one above the other so that the balls in the adjacent grates are positioned in chess-board order, the cylindrical crosspieces in the connection assemblies are made with a diameter exceeding the diameter of the rest of the main crosspieces, and an increased thickness is made on the cylindrical crosspiece of the grate positioned between them that is engageable with the cylindrical crosspieces made of a larger diameter, besides, definite relations between the dimensions of its separate members are provided. EFFECT: intensified heat transfer at a moderate pressure loss. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области регенеративного теплообмена и может быть использовано в различных областях техники, где необходимо иметь интенсивную теплопередачу между двумя теплообменивающимися средами, в частности во вращающихся регенеративных теплообменниках, используемых в теплоэнергетике и других отраслях техники, например в металлургии, автомобилестроении, сельскохозяйственном производстве и т.д. The invention relates to the field of regenerative heat transfer and can be used in various fields of technology where it is necessary to have intensive heat transfer between two heat exchanging media, in particular in rotating regenerative heat exchangers used in the power industry and other branches of technology, for example, in metallurgy, automotive, agricultural production, etc. .d.

Известны теплообменные поверхности, применяемые в регенеративных воздухоподогревателях для энергетических котлов, выполненные из тонких гофрированных стальных листов, описанные в SU 144179 или SU 216766. Применение на практике таких теплообменных поверхностей затруднено, т.к. при их эксплуатации возникают большие трудности из-за коробления пластин, их коррозии и загрязнения. Кроме того, такие теплообменные поверхности имеют низкий коэффициент теплопередачи. Known heat transfer surfaces used in regenerative air heaters for power boilers, made of thin corrugated steel sheets, described in SU 144179 or SU 216766. The practical application of such heat transfer surfaces is difficult, because during their operation, great difficulties arise due to warpage of the plates, their corrosion and contamination. In addition, such heat transfer surfaces have a low heat transfer coefficient.

Известны теплообменные поверхности, выполненные в виде пакета нескольких решеток, выполненных из прутков. Сведения о таких теплообменных поверхностях приведены в SU 253988, где также отмечено, что такие теплоносители обладают низким коэффициентом теплопередачи, поэтому практического применения они не имеют. Там же, в SU 253988 приведены сведения о теплообменных поверхностях, которые представляют собой систему решеток, каждая из которых выполнена из шаров, соединенных между собой цилиндрическими взаимно перпендикулярными перемычками, решетки расположены одна над другой таким образом, что шары в смежных решетках размещаются в шахматном порядке. Смежные решетки при этом жестко скреплены между собой с помощью нескольких фиксирующих узлов. Такие теплообменные поверхности теоретически отличаются высоким коэффициентом теплопередачи, умеренным гидравлическим сопротивлением, в них обеспечивается возможность их очистки от отложений. Однако практически возможность достижения такого результата затруднена и такие теплообменные поверхности практически не используются из-за трудностей определения наиболее подходящих соотношений их размеров, поскольку их неудачное соотношение влечет за собой высокое аэродинамическое сопротивление теплообменных поверхностей. Known heat transfer surfaces made in the form of a package of several gratings made of rods. Information on such heat transfer surfaces is given in SU 253988, where it is also noted that such heat transfer fluids have a low heat transfer coefficient, therefore, they have no practical application. In the same place, SU 253988 provides information on heat transfer surfaces, which are a system of gratings, each of which is made of balls interconnected by cylindrical mutually perpendicular bridges, the gratings are located one above the other so that the balls in adjacent gratings are staggered . Adjacent gratings are rigidly bonded to each other with the help of several locking nodes. Such heat-exchange surfaces theoretically have a high heat transfer coefficient, moderate hydraulic resistance, they provide the possibility of their cleaning from deposits. However, in practice the possibility of achieving such a result is difficult and such heat-exchange surfaces are practically not used because of the difficulties in determining the most suitable ratios of their sizes, since their unsuccessful ratio entails a high aerodynamic drag of the heat-exchange surfaces.

В предлагаемом изобретении использованы и учтены проведенные исследования по определению оптимальных соотношений размеров элементов теплообменных поверхностей, обеспечивающих такие показатели по их сопротивлению и теплопередаче, которые позволяют с успехом использовать их на практике. In the present invention, studies have been used and taken into account to determine the optimal size ratios of the elements of the heat-exchange surfaces, providing such indicators of their resistance and heat transfer that can successfully use them in practice.

Обеспечивается отмеченный технический результат за счет выполнения теплообменной поверхности в виде пакета из нескольких взаимосвязанных между собой решеток, каждая из которых выполнена из шаров, соединенных между собой взаимно перпендикулярными цилиндрическими перемычками, образующими при своем пересечении квадрат, в углах которого расположены шары, диаметр которых больше диаметра цилиндрических перемычек, при этом решетки расположены одна над другой таким образом, что шары в смежных перемычках размещаются в шахматном порядке, в узлах соединения решеток цилиндрические перемычки выполняются с диаметром, большим диаметра остальных основных цилиндрических перемычек, а на цилиндрической перемычке решетки, размещаемой между ними, выполняется утолщение, взаимодействующее с цилиндрическими перемычками, выполненными большего диаметра, кроме того, при выполнении предлагаемой теплообменной поверхности обеспечиваются следующие соотношения размеров: S1=(2-5)dш; S2= (0,6-2)dш; dn1= (0,4-0,7)dш; где S1 - шаг решетки, равный межосевому расстоянию между смежными цилиндрическими перемычками в решетке; S2 - расстояние между продольными осями цилиндрических перемычек в смежных решетках в пакете, которые в пакете размещаются параллельно; dш - диаметр шара; dn1 - диаметр основной цилиндрической перемычки. При этом расстояния между продольными осями цилиндрических перемычек в соседних решетках в пакете равны между собой, а оси основных цилиндрических перемычек в решетке и перемычек в узлах соединения совмещены. Изготавливается предлагаемая теплообменная поверхность из любого температуростойкого материала, прочного и устойчивого к воздействию коррозии, например из чугуна, силумина или ситала. Число решеток в пакете предлагается выбирать кратным трем.This technical result is achieved by performing a heat exchange surface in the form of a package of several interconnected gratings, each of which is made of balls interconnected by mutually perpendicular cylindrical bridges, forming at the intersection a square in the corners of which there are balls whose diameter is larger than the diameter cylindrical jumpers, while the lattices are located one above the other so that the balls in adjacent jumpers are staggered, in In the junction halls of the gratings, cylindrical jumpers are made with a diameter larger than the diameter of the remaining main cylindrical jumpers, and on the cylindrical jumper of the grating placed between them, thickening is performed that interacts with cylindrical jumpers made of a larger diameter, in addition, when the proposed heat-exchange surface is made, the following size ratios are provided : S1 = (2-5) d w ; S2 = (0.6-2) d W ; d n1 = (0.4-0.7) d w ; where S1 is the lattice pitch equal to the interaxal distance between adjacent cylindrical jumpers in the lattice; S2 is the distance between the longitudinal axes of the cylindrical jumpers in adjacent gratings in the bag, which are placed in parallel in the bag; d W - the diameter of the ball; d n1 is the diameter of the main cylindrical jumper. In this case, the distances between the longitudinal axes of the cylindrical bridges in adjacent gratings in the packet are equal to each other, and the axes of the main cylindrical bridges in the grating and the bridges in the connection nodes are combined. The proposed heat-exchange surface is made of any heat-resistant material, durable and resistant to corrosion, for example, from cast iron, silumin or sital. The number of gratings in the package is proposed to be a multiple of three.

Предложенное изобретение поясняется чертежами, где оно изображено на фиг. 1 и 2. The proposed invention is illustrated by drawings, where it is shown in FIG. 1 and 2.

Предлагаемая теплообменная поверхность содержит пакет из нескольких решеток 1, каждая из которых выполнена из шаров 2, соединенных между собой цилиндрическими взаимно перпендикулярными перемычками 3, образующими при пересечении квадраты, в углах которых размещены шары 2. Решетки 1 расположены одна над другой таким образом, что шары 2 в смежных решетках размещаются в шахматном порядке, а продольные оси цилиндрических перемычек решеток 1 в пакете лежат в параллельных плоскостях. The proposed heat-exchange surface contains a package of several gratings 1, each of which is made of balls 2, interconnected by cylindrical mutually perpendicular bridges 3, forming squares at the intersection, in the corners of which are placed balls 2. Lattices 1 are located one above the other so that the balls 2 in adjacent gratings are staggered, and the longitudinal axis of the cylindrical bridges of the gratings 1 in the packet lie in parallel planes.

Смежные решетки 1 в пакете соединены между собой с помощью узлов соединения 4, где цилиндрические перемычки 5 выполнены с диаметром dn2, большим диаметра dn1 остальных основных цилиндрических перемычек 3, а на цилиндрической перемычке решетки, размещаемой между ними, выполнено утолщение 6, с которым взаимодействуют цилиндрические перемычки 5 с диаметром dn2. При этом обеспечиваются следующие соотношения: S1=(2-5)dш; S2= (0,6-2)dш; dn1=(0,4-0,7)dш, где S1 - шаг решетки 1, равный межосевому расстоянию между смежными перемычками в решетке 1; S2 - paсстояние между продольными осями цилиндрических перемычек в смежных решетках в пакете; dш - диаметр шара 2, dn1 - диаметр основной цилиндрической перемычки 3. Расстояние между продольными осями цилиндрических 1 перемычек соседних решеток 1 в пакете равны между собой, а оси основных цилиндрических перемычек 3 в решетке и перемычек 5 в узлах соединения 4 совмещены. Все решетки 1 изготавливаются из любого температуростойкого материала, устойчивого к воздействию коррозии, например из чугуна или силумина, или ситала. Число решеток в пакете выбирается кратным трем.Adjacent lattices 1 in the bag are interconnected using connection nodes 4, where the cylindrical jumpers 5 are made with a diameter d n2 larger than the diameter d n1 of the remaining main cylindrical jumpers 3, and a thickening 6 is made on the cylindrical crosspiece of the lattice placed between them, with which interact cylindrical jumpers 5 with a diameter of d n2 . In this case, the following relationships are provided: S1 = (2-5) d w ; S2 = (0.6-2) d W ; d n1 = (0.4-0.7) d w , where S1 is the pitch of the grating 1, equal to the interaxal distance between adjacent jumpers in the grating 1; S2 is the distance between the longitudinal axes of the cylindrical bridges in adjacent gratings in a packet; d w is the diameter of the ball 2, d n1 is the diameter of the main cylindrical jumper 3. The distance between the longitudinal axes of the cylindrical 1 jumpers of adjacent gratings 1 in the packet are equal to each other, and the axes of the main cylindrical jumpers 3 in the grate and jumpers 5 in the nodes of connection 4 are aligned. All grilles 1 are made of any heat-resistant material that is resistant to corrosion, for example, from cast iron or silumin, or ceramic. The number of gratings in a packet is selected by a multiple of three.

Предлагаемые соотношения размеров получены с помощью лабораторных исследований и расчетов. Были изготовлены теплообменные поверхности, отвечающие всем описанным выше признакам формулы, и применены в регенеративных воздухоподогревателях для энергетических установок, где холодный воздух дутьевыми вентиляторами подается на предварительно нагретую теплообменную поверхность. Предварительный нагрев осуществляется потоком уходящих горячих газов парогенератора, далее нагретая теплообменная поверхность при вращении перемещается в зону потока холодного воздуха, который нагревается от нее. Далее цикл повторяется. Проведенные испытания показали, что предлагаемые теплообменные поверхности обеспечивают интенсивную теплопередачу при умеренном гидравлическом сопротивлении. Они дешевы и просты в изготовлении, удобны в эксплуатации, т.к. не создают трудностей при их очистке. The proposed size ratios are obtained using laboratory tests and calculations. Heat-exchange surfaces were manufactured that meet all the features of the formula described above and are used in regenerative air heaters for power plants, where cold air is blown by blowers to a preheated heat-exchange surface. Preheating is carried out by the flow of hot gas leaving the steam generator, then the heated heat-exchange surface during rotation moves to the zone of flow of cold air, which is heated from it. Next, the cycle repeats. Tests have shown that the proposed heat transfer surfaces provide intense heat transfer with moderate hydraulic resistance. They are cheap and easy to manufacture, convenient to operate, because do not create difficulties when cleaning them.

Claims (3)

1. Теплообменная поверхность, содержащая пакет из нескольких взаимосвязанных между собой с помощью узлов соединения решеток, каждая из которых выполнена из шаров, соединенных между собой цилиндрическими взаимно перпендикулярными перемычками, образующими при пересечении квадрат, в вершинах которого расположены шары, в пакете решетки расположены одна над другой так, что шары в смежных решетках размещаются в шахматном порядке, отличающаяся тем, что в узлах соединения решеток цилиндрические перемычки выполняются диаметром, большим диаметра остальных основных цилиндрических перемычек, а на цилиндрической перемычке решетки, размещаемой между ними, выполняется утолщение, взаимодействующее с цилиндрическими перемычками, выполненными большего диаметра, при этом обеспечиваются следующие соотношения: S1=(2-5)dш; S2=(0,6-2)dш; dп1=(0,4-0,7)dш, где S1 - шаг решетки, равный межосевому расстоянию между смежными цилиндрическими перемычками в решетке, S2 - расстояние между продольными осями цилиндрических перемычек смежных решеток в пакете; dш - диаметр шара; dп1 - диаметр основных цилиндрических перемычек решетки, соединяющих шары, при этом расстояния между продольными осями цилиндрических перемычек решеток в пакете равны между собой, а оси основных цилиндрических перемычек в решетке и перемычек в узлах соединения совмещены.1. A heat-exchange surface containing a packet of several lattices interconnected by nodes, each of which is made of balls interconnected by cylindrical mutually perpendicular jumpers, forming a square at the vertices of which the balls are located, one above the lattice in the packet the other so that the balls in adjacent gratings are staggered, characterized in that in the nodes of the gratings the cylindrical jumpers are made with a diameter larger than the diameter the rest of the main cylindrical jumpers, and on the cylindrical bridge of the lattice placed between them, a thickening is performed that interacts with cylindrical jumpers made of a larger diameter, and the following relationships are provided: S1 = (2-5) d w ; S2 = (0.6-2) d W ; d p1 = (0.4-0.7) d w , where S1 is the grid spacing equal to the center distance between adjacent cylindrical bridges in the grating, S2 is the distance between the longitudinal axes of the cylindrical bridges of adjacent gratings in the bag; d W - the diameter of the ball; d p1 is the diameter of the main cylindrical jumpers of the lattice connecting the balls, while the distances between the longitudinal axes of the cylindrical jumpers of the lattices in the packet are equal to each other, and the axes of the main cylindrical jumpers in the lattice and jumpers at the connection nodes are combined. 2. Теплообменная поверхность по п.1, отличающаяся тем, что изготавливается из любого температуростойкого материала, устойчивого к воздействию коррозии. 2. The heat exchange surface according to claim 1, characterized in that it is made of any heat-resistant material resistant to corrosion. 3. Теплообменная поверхность по п.2, отличающаяся тем, что изготавливается из чугуна, или силумина, или ситала. 3. The heat exchange surface according to claim 2, characterized in that it is made of cast iron, or silumin, or ceramic.
RU98104337/06A 1998-03-10 1998-03-10 Heat exchange surface RU2176063C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98104337/06A RU2176063C2 (en) 1998-03-10 1998-03-10 Heat exchange surface
PCT/RU1999/000065 WO1999045756A2 (en) 1998-03-10 1999-03-10 Thermal exchange surface
AU31776/99A AU3177699A (en) 1998-03-10 1999-03-10 Thermal exchange surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98104337/06A RU2176063C2 (en) 1998-03-10 1998-03-10 Heat exchange surface

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98104337A RU98104337A (en) 2000-01-10
RU2176063C2 true RU2176063C2 (en) 2001-11-20

Family

ID=20203172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98104337/06A RU2176063C2 (en) 1998-03-10 1998-03-10 Heat exchange surface

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2176063C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kakaç et al. Heat exchangers: selection, rating, and thermal design
US3542124A (en) Heat exchanger
EP3255370B1 (en) Fibonacci optimized radial heat exchanger
JP2022184925A (en) Mini-tube air-cooled industrial steam condenser
DK10090D0 (en) PROCEDURE FOR BUILDING A HEAT EXCHANGE AND HEAT EXCHANGE BUILDED IN EXERCISING THE PROCEDURE
CA2731411A1 (en) Reduced vibration tube bundle device
EP0359826B1 (en) Plate-fin-type heat exchanger
RU2176063C2 (en) Heat exchange surface
JPS61168792A (en) Heat transfer basket assembly for heat exchanger
JPS59229193A (en) Heat exchanger
RU2168137C2 (en) Heat exchange surface
US4098332A (en) Finned tube heat exchanger construction
RU2672229C1 (en) Vortex heat exchange element
US3364992A (en) Plate type heat-exchangers having corrugated, zig-zag sheet members
JPS5938598A (en) Plate type heat exchanger
EP3405731A1 (en) Tube configuration for a heat exchanger, heat exchanger including the tube configuration, fluid heating system including the same, and methods of manufacture thereof
JPS6034938Y2 (en) Heat pipe heat exchanger
SU1627786A2 (en) Tubular recuperator
CA2262800A1 (en) Recuperative cross flow plate-type heat exchanger
SU1710974A1 (en) Tube-plate heat exchanger bundle
JP7030036B2 (en) Heat exchanger
SU1560976A1 (en) Heat-exchanger
JPH0335991Y2 (en)
SU840663A2 (en) Heat exchanger
Al-Rabghi et al. Heat exchangers for waste-heat recovery

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090311