RU2282106C1

RU2282106C1 - Cyclonic heat-exchange unit for recuperator

Info

Publication number: RU2282106C1
Application number: RU2005100055/06A
Authority: RU
Inventors: Эдуард Николаевич Сабуров (RU); Эдуард Николаевич Сабуров
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2006-08-20

Abstract

FIELD: heat-exchanging equipment, particularly for air heating in industrial heat-and-power engineering.

SUBSTANCE: heat-exchange unit comprises annular and central channels formed by inner and outer tubes closed from the first ends by caps, air inlet and outlet pipes connected to the tubes and arranged in area opposite to the caps. Air inlet pipe is connected to the outer tube and is tangential to the tube. Inner tube is made as truncated cone having diameter increasing towards outer tube cap.

EFFECT: increased heat-resistance and thermal efficiency of cyclonic heat-exchange unit.

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.Known heat exchange element of a recuperative air heater, made in the form of inner and outer pipes, the last of which is muffled from the end face of the bottom located from the output end of the inner pipe with a given gap. (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, образованные внутренней и наружной, заглушенной с одного торца днищем, трубами, подключенными к патрубкам подвода и отвода воздуха, размещенным 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).Known 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 opposite the ends of the pipes relative 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.

Недостатком прототипа является снижение интенсивности теплоотдачи на внутренней поверхности наружной трубы и наружной поверхности внутренней трубы по мере продвижения потока в кольцевом канале, где нагреваемый поток воздуха из-за трения о стенки кольцевого канала частично постепенно раскручивается и скорость его уменьшается, при этом повышается температура наружной трубы, возникают дополнительные продольные температурные напряжения.The disadvantage of the prototype is to reduce the intensity of heat transfer on the inner surface of the outer pipe and the outer surface of the inner pipe as the flow moves in the annular channel, where the heated air stream due to friction against the walls of the annular channel is partially unwound and its speed decreases, while the temperature of the outer pipe increases additional longitudinal temperature stresses occur.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение равномерности распределения интенсивности теплоотдачи на внутренней поверхности наружной трубы и на внешней поверхности внутренней трубы теплообменного элемента рекуператора, а также повышение его тепловой эффективности.The problem to which the invention is directed is to increase the uniformity of the distribution of heat transfer intensity on the inner surface of the outer pipe and on the outer surface of the inner pipe of the heat exchanger element of the recuperator, as well as increase its thermal efficiency.

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 воздуха, размещенным в зоне противоположных относительно днища торцов труб, патрубок подвода воздуха установлен тангенциально на наружной трубе, внутренняя труба выполнена в виде усеченного конуса с увеличивающимся диаметром к днищу наружной трубы.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 supply and exhaust pipes located in the area of the ends of the pipes opposite the bottom, the air supply pipe mounted tangentially on the outer pipe, the inner pipe is made in the form of a truncated cone with an increasing diameter to the bottom of the outer pipe.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен циклонный теплообменный элемент рекуператора, на фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a cyclone heat exchanger element of a 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 круглой усеченной конической 3 и наружной круглой цилиндрической 4 трубами, днище 5 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 an inner circular truncated conical 3 and an outer circular cylindrical 4 pipes, the bottom 5 of the outer pipe, inlet 6 mounted tangentially on the outer pipe, and outlet 7 pipes.

Циклонный теплообменный элемент рекуператора работает следующим образом. Холодный воздух через патрубок 6 вводится в кольцевой канал 1 между внутренней 3 и наружной 4 трубами и закручивается. Движущийся по спиральной траектории воздух нагревается от внутренней поверхности наружной трубы 4, доходит до днища 5 и выводится по внутренней трубе 3 и патрубку 7 наружу. Из-за увеличения диаметра внутренней трубы и снижения проходного сечения кольцевого канала продольная составляющая полной скорости нагреваемого воздуха увеличивается и, несмотря на частичную постепенную раскрутку потока, интенсивность теплоотдачи на внутренней поверхности наружной трубы и внешней поверхности внутренней трубы повышается. Это приводит к выравниванию по длине кольцевого канала интенсивности теплоотдачи, температуры трубы и устранению продольных температурных напряжений, а следовательно, повышению термоустойчивости и тепловой эффективности циклонного теплообменного элемента рекуператора.The cyclone heat exchange element of the recuperator works as follows. Cold air through the pipe 6 is introduced into the annular channel 1 between the inner 3 and outer 4 pipes and swirls. Air moving along a spiral path is heated from the inner surface of the outer pipe 4, reaches the bottom 5 and is discharged through the inner pipe 3 and the pipe 7 to the outside. Due to the increase in the diameter of the inner pipe and the decrease in the bore of the annular channel, the longitudinal component of the total velocity of the heated air increases and, despite the partial gradual unwinding of the flow, the heat transfer rate on the inner surface of the outer pipe and the outer surface of the inner pipe increases. This leads to equalization along the length of the annular channel of the heat transfer intensity, the temperature of the pipe and the elimination of longitudinal temperature stresses, and therefore, increase the thermal stability and thermal efficiency of the cyclone heat exchanger element of the recuperator.

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 made in the form of a truncated cone with an increasing diameter to the bottom of the outer pipe.