RU2278329C2

RU2278329C2 - Cyclonic heat-exchanging member of recuperator

Info

Publication number: RU2278329C2
Application number: RU2004101914/06A
Authority: RU
Inventors: Эдуард Николаевич Сабуров (RU); Эдуард Николаевич Сабуров
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2006-06-20
Also published as: RU2004101914A

Abstract

FIELD: heat power engineering.

SUBSTANCE: cyclonic heat-exchanging member comprises ring and central passages that are defined by inner and outer pipes plugged from one end and connected to the branch pipes for supplying and discharging air. The branch pipe for supplying air is mounted on the outer pipe tangentially. The inner pipe is shifted along the radius from the axis of the outer pipe in the direction opposite to the direction of inflowing of the high-temperature gas to the heating member.

EFFECT: intensified heat exchange.

2 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменной технике и может найти применение в промышленной теплоэнергетике.The invention relates to heat transfer technology and may find application in industrial heat power engineering.

Известен теплообменный элемент рекуперативного воздухоподогревателя, выполненный в виде внутренней и наружной труб, последняя из которых заглушена с торца днищем, расположенным от выходного торца внутренней трубы с заданным зазором (А.С. 941793, МПК 3 F 23 L 15/04, 1982). Недостатком этого решения является низкий уровень интенсивности теплообмена.A heat-exchange element of a recuperative air heater is known, made in the form of an inner and an outer pipe, the last of which is plugged from the end with a bottom located from the output end of the inner pipe with a given clearance (A.S. 941793, IPC 3 F 23 L 15/04, 1982). The disadvantage of this solution is the low level of heat transfer intensity.

Известен теплообменный элемент рекуператора, содержащий кольцевой и центральный каналы, оборазованные внутреннней и наружной, заглушенной с одного торца днищем, трубами, подключенными к патрубкам подвода и отвода воздуха, размещенными в зоне противоположных относительно днища торцов труб, причем патрубок подвода воздуха размещен на наружной трубе и установлен тангенциально (А.С. 1386804, МПК 4 F 23 L 15/04, 1987).A heat exchanger element of a recuperator is known, comprising annular and central channels formed by an inner and an outer one, muffled from one end by a bottom, by pipes connected to air supply and exhaust pipes located in the zone of pipe ends opposite to the bottom, and the air supply pipe is placed on the outer pipe and established tangentially (A.S. 1386804, IPC 4 F 23 L 15/04, 1987).

Данное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.This technical solution is the closest to the claimed and taken as a prototype.

Недостатками прототипа являются относительно низкий уровень интенсивности теплообмена на поверхности внутренней трубы, где влияние центробежных сил носит стабилизирующий характер, и высокие температура и температурные напряжения на лобовой образующей и в ее окрестностях на поверхности наружной трубы.The disadvantages of the prototype are the relatively low level of heat transfer intensity on the surface of the inner pipe, where the influence of centrifugal forces is stabilizing, and high temperature and temperature stresses on the frontal generatrix and in its vicinity on the surface of the outer pipe.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение интенсивности теплоотдачи на внешней поверхности внутренней трубы и на внутренней поверхности наружной трубы, особенно в окрестностях лобовой образующей, где имеется наибольший нагрев трубы циклонного теплообменного элемента рекуператора, а также повышение его тепловой эффективности и термостойкости.The problem to which the invention is directed is to increase the rate of heat transfer on the outer surface of the inner pipe and on the inner surface of the outer pipe, especially in the vicinity of the frontal generatrix, where there is the greatest heating of the pipe of the cyclone heat exchanger element of the recuperator, and also increase its thermal efficiency and heat resistance.

Это достигается тем, что в циклонном теплообменном элементе рекуператора, содержащем кольцевой и центральный каналы, образованные внутренней и наружной, заглушенной с одного конца днищем, трубами, подключенными к патрубкам подвода и отвода, размещенными в зоне противоположных относительно днища торцов труб, патрубок подвода воздуха размещен на наружной трубе и установлен тангенциально, внутренняя труба смещена по радиусу от оси внешней трубы в направлении, противоположном направлению набегающего на теплообменный элемент высокотемпературного газового потока.This is achieved by the fact that in the cyclone heat exchanger element of the recuperator, containing the annular and central channels formed by the inner and outer, muffled at one end of the bottom, pipes connected to the inlet and outlet pipes located in the area of the pipe ends opposite to the bottom, the air supply pipe is placed on the outer pipe and is installed tangentially, the inner pipe is shifted radially from the axis of the outer pipe in the opposite direction to the high-temperature incident on the heat exchange element Saturn gas stream.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен внешний вид циклонного теплообменного элемента рекуператора, на фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows the appearance of the cyclone heat exchange element of the recuperator, in Fig.2 is a cross section aa in Fig.1.

Циклонный теплообменный элемент рекуператора содержит кольцевой 1 и центральный 2 каналы, образованные внутренней 4 и наружной 5 трубами, днище 3 наружной трубы, входной 6, установленный тангенциально на наружной трубе, и выходной 7 патрубки.The cyclone heat exchanger element of the recuperator contains an annular 1 and a central 2 channels formed by the inner 4 and outer 5 pipes, the bottom 3 of the outer pipe, the inlet 6, mounted tangentially on the outer pipe, and the outlet pipe 7.

Циклонный теплообменный элемент рекуператора работает следующим образом. Нагреваемый (холодный) воздух через патрубок 6 вводится в кольцевой канал 1 между внутренней 4 и наружной 5 трубами и закручивается. Движущийся по спиральной траектории воздух нагревается внутренней трубы 4, доходит до днища 3 и выводится по внутренней трубе 4 наружу. Из-за смещения внутренней трубы закрученный поток нагреваемого воздуха становится периодически неустойчивым, обтекание внутренней трубы - ударно-отрывным, что приводит к ликвидации стабилизирующего влияния центробежных сил и значительной интенсификации теплоотдачи на ее поверхности. Вследствие сужения проходного сечения в области лобовой точки В и проходящей через нее образующей наружной трубы скорость воздушного потока здесь значительно возрастает, интенсивность теплоотдачи увеличивается, температура трубы снижается, а следовательно, повышается и ее термоустойчивость.The cyclone heat exchange element of the recuperator works as follows. Heated (cold) air through the pipe 6 is introduced into the annular channel 1 between the inner 4 and outer 5 pipes and is twisted. The air moving along a spiral path is heated by the inner pipe 4, reaches the bottom 3 and is discharged through the inner pipe 4. Due to the displacement of the inner pipe, the swirling flow of heated air becomes periodically unstable, the flow around the inner pipe becomes shock-detachable, which leads to the elimination of the stabilizing effect of centrifugal forces and significant intensification of heat transfer on its surface. Due to the narrowing of the bore in the area of the frontal point B and the outer pipe forming through it, the air flow rate increases significantly, the heat transfer rate increases, the temperature of the pipe decreases, and therefore its thermal stability also increases.

Интенсификация теплоотдачи в устройстве в целом определяет значительное повышение тепловой эффективности теплообменного элемента.The intensification of heat transfer in the device as a whole determines a significant increase in the thermal efficiency of the heat exchange element.

Claims

The cyclone heat exchanger element of the recuperator, containing annular and central channels formed by an inner and an outer one, muffled at one end by pipes, connected to air supply and exhaust pipes located in the area of pipe ends opposite to the bottom, and the air supply pipe is placed on the outer pipe and installed tangentially, characterized in that the inner pipe is offset radially from the axis of the outer pipe in a direction opposite to the direction of the heights incident on the thermal element mperaturnogo gas stream.