RU2391614C1 - Counter-flow laminar matrix-circular ceramic recuperator - Google Patents

Counter-flow laminar matrix-circular ceramic recuperator Download PDF

Info

Publication number
RU2391614C1
RU2391614C1 RU2008145561/06A RU2008145561A RU2391614C1 RU 2391614 C1 RU2391614 C1 RU 2391614C1 RU 2008145561/06 A RU2008145561/06 A RU 2008145561/06A RU 2008145561 A RU2008145561 A RU 2008145561A RU 2391614 C1 RU2391614 C1 RU 2391614C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
matrix
gas
recuperator
channels
Prior art date
Application number
RU2008145561/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Владимирович Сударев (RU)
Анатолий Владимирович Сударев
Андрей Андреевич Сурьянинов (RU)
Андрей Андреевич Сурьянинов
Василий Степанович Тен (RU)
Василий Степанович Тен
Борис Анатольевич Головкин (RU)
Борис Анатольевич Головкин
Андрей Викторович Деле (RU)
Андрей Викторович Деле
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научный Центр "Керамические Двигатели" им. А.М. Бойко" (ООО "Центр Бойко")
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 Общество с ограниченной ответственностью "Научный Центр "Керамические Двигатели" им. А.М. Бойко" (ООО "Центр Бойко") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научный Центр "Керамические Двигатели" им. А.М. Бойко" (ООО "Центр Бойко")
Priority to RU2008145561/06A priority Critical patent/RU2391614C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2391614C1 publication Critical patent/RU2391614C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect 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: machine building.
SUBSTANCE: air-gas counter-flow laminar matrix-circular compact ceramic recuperator consists of row of cylinder heat exchanging matrixes of various diametre arranged coaxially one in another. Also each matrix is made as a cylinder cartridge assembled as a pile of flat circular leaves-plates with holes and cross slits with specified circular step; the plates are designed for separate motion of air flows in them and for exhaust of hot gas. Notably, these air and gas flows never mix at their motion in space along spiral stepped cylinder channels and along short cross channels.
EFFECT: improved characteristics of common laminar recuperators used in gas-turbine installations of open cycle.
5 dwg

Description

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к газотурбостроению, где создаются высокоэкономичные газотурбинные двигатели и установки с регенерацией теплоты. Одним из важных элементов таких двигателей и установок является рекуператор, в котором теплота уходящих газов передается сжатому цикловому воздуху.The invention relates to power engineering, in particular to gas turbine, which creates highly economical gas turbine engines and installations with heat recovery. One of the important elements of such engines and plants is a recuperator, in which the heat of the exhaust gases is transferred to the compressed cyclic air.

Необходимо отметить, что одним из существенных недостатков современных трубчатых и пластинчатых рекуператоров является их громоздкость и, как следствие, значительные габариты и масса, существенно превышающие аналогичные характеристики всех прочих элементов газотурбинной установки вместе взятых.It should be noted that one of the significant drawbacks of modern tubular and plate heat exchangers is their bulkiness and, as a result, significant dimensions and mass, significantly exceeding the similar characteristics of all other elements of a gas turbine unit combined.

Известный пластинчатый рекуператор принят в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения [1, с.357].Known plate heat exchanger adopted as the closest analogue of the present invention [1, p.357].

Целью настоящего изобретения является значительное повышение технического совершенствования пластинчатого рекуператора. Предложенный рекуператор перспективен для его использования в газотурбинных установках открытого цикла, что убедительно подтверждено выполненными здесь расчетами.The aim of the present invention is to significantly improve the technical improvement of the plate heat exchanger. The proposed recuperator is promising for its use in open-cycle gas turbine units, which is convincingly confirmed by the calculations performed here.

В предлагаемом изобретении указанная выше цель достигается конкретно тем, что:In the present invention, the above goal is achieved specifically by the fact that:

- рекуператор сконструирован в виде ряда цилиндрических, идентичных по конструкции, теплообменных матриц одинаковой ширины и разного наружного диаметра. При этом матрицы установлены соосно, одна в другой;- the recuperator is designed in the form of a series of cylindrical, identical in design, heat transfer matrices of the same width and different outer diameters. In this case, the matrices are mounted coaxially, one in the other;

- матрицы выполнены в виде цилиндрических стаканов. Нужное количество таких стаканов легко варьируется в зависимости от необходимой теплообменной поверхности рекуператора. Это достигается за счет соответствующего увеличения его наружного диаметра при постоянной высоте рекуператора;- matrices are made in the form of cylindrical glasses. The required number of such glasses easily varies depending on the required heat exchange surface of the recuperator. This is achieved by a corresponding increase in its outer diameter at a constant height of the recuperator;

- каждая матрица в конструктивном аспекте представляет собой цилиндрический стакан, собранный в виде стопки плотно сжатых между собой плоских кольцевых листов - пластин с отверстиями и поперечными прорезями, причем последние выполнены с постоянным окружным шагом;- each matrix in a structural aspect is a cylindrical glass assembled in the form of a stack of flat annular sheets tightly compressed among themselves - plates with holes and transverse slots, the latter being made with a constant circumferential step;

- отверстия и прорези предназначены для раздельного движения в них потоков воздуха и отработанного горячего газа, причем эти воздушные и газовые потоки нигде не смешиваются при их движении в пространстве по спиралевидным ступенчатым цилиндрическим каналам и по коротким поперечным каналам.- holes and slots are intended for separate movement of air and exhaust hot gas flows in them, and these air and gas flows are not mixed anywhere when they move in space along spiral-shaped stepped cylindrical channels and along short transverse channels.

Предлагаемое изобретение поясняется схематическими чертежами, представленными на фиг.1-5.The invention is illustrated by the schematic drawings shown in figures 1-5.

На фиг.1 показана в плане схема компоновки цилиндрических теплообменных матриц разного диаметра, установленных соосно одна в другой. При этом видно, что в плане каждая теплообменная матрица представляет собой кольцо определенного внутреннего диаметра и постоянной у всех матриц ширины. Каждое такое кольцо имеет определенное количество центральных отверстий 1 и периферийных полуотверстий 2. Отверстия представляют собой поперечные сечения каналов, по которым движутся потоки холодного сжатого воздуха, а полуотверстия - поперечные сечения, по которым движутся потоки горячих газов. На фиг.2 представлен продольный разрез рекуператора и показаны направления движения (стрелками) теплоносителей. На фиг.3 изображено поперечное сечение А-А рекуператора. Наконец на фиг.4 и 5 показаны стопка элементов кольца матрицы и элемент кольца матрицы соответственно.Figure 1 shows in plan a layout diagram of cylindrical heat transfer matrices of different diameters, mounted coaxially in one another. It can be seen that in terms of each heat transfer matrix is a ring of a certain inner diameter and constant for all matrix widths. Each such ring has a certain number of central holes 1 and peripheral half-openings 2. The openings are cross-sections of channels along which flows of cold compressed air move, and half-openings are cross-sections through which hot gas flows. Figure 2 presents a longitudinal section of the recuperator and shows the direction of movement (arrows) of the coolant. Figure 3 shows a cross section aa of the recuperator. Finally, FIGS. 4 and 5 show a stack of matrix ring elements and a matrix ring element, respectively.

Основой воздушно-газового противоточного пластинчатого матрично-кольцевого малогабаритного керамического рекуператора (в дальнейшем именуемого кратко - рекуператора) являются цилиндрические теплообменные матрицы. Стопка одной из таких матриц показана на фиг.4, а один из элементов кольца матрицы - на фиг.5.The basis of the air-gas counterflow plate matrix-ring small-sized ceramic recuperator (hereinafter referred to as briefly - recuperator) are cylindrical heat transfer matrices. A stack of one of these matrices is shown in Fig. 4, and one of the elements of the matrix ring is shown in Fig. 5.

Возвращаясь к фиг.1, можно видеть, что структура рекуператора в рассматриваемом конкретном конструктивном варианте имеет пять цилиндрических теплообменных матриц, включая центральную 3 и периферийную 4 матрицы.Returning to FIG. 1, it can be seen that the structure of the recuperator in the particular embodiment under consideration has five cylindrical heat transfer matrices, including central 3 and peripheral 4 matrices.

На фиг.2 представлены схемы подвода холодного воздуха 5, отвода нагретого в рекуператоре воздуха 6, подвода горячих газов 7 и отвода охлажденных газов 8.Figure 2 presents a diagram of the supply of cold air 5, the removal of heated air in the recuperator 6, the supply of hot gases 7 and the removal of cooled gases 8.

Рассматриваемый рекуператор работает следующим образом. Сжатый цикловой воздух подводится в рекуператор по стрелкам 5 (фиг.2), изменив направление движения на противоположное, подводится во все отверстия 1 (фиг.5). Горячие газы подводятся в центр рекуператора по стрелкам 7 (фиг.2) и направляются в систему состыкованных полуотверстий 2 (фиг.5), пойдя через которые через всю высоту рекуператора, выпускаются из теплообменника по стрелке 8 (фиг.2).The recuperator in question works as follows. Compressed cyclic air is supplied to the recuperator according to arrows 5 (Fig. 2), changing the direction of movement to the opposite, is supplied to all openings 1 (Fig. 5). Hot gases are supplied to the center of the recuperator in the direction of arrows 7 (Fig. 2) and sent to the system of docked half-openings 2 (Fig. 5), through which they go through the entire height of the recuperator and are discharged from the heat exchanger in the direction of arrow 8 (Fig. 2).

Выпуск подогретого в рекуператоре сжатого воздуха осуществляется по стрелкам 6. Материалом рекуператора могут служить конструкционная керамика и металлы.The release of compressed air heated in the recuperator is carried out according to arrows 6. The material of the recuperator can be structural ceramics and metals.

Claims (1)

Воздушно-газовый противоточный пластинчатый матрично-кольцевой малогабаритный керамический рекуператор, отличающийся тем, что состоит из ряда цилиндрических теплообменных матриц разного диаметра, установленных соосно одна в другой, при этом каждая матрица выполнена в виде цилиндрического стакана, собранного в виде стопки плоских кольцевых листов-пластин с отверстиями и поперечными прорезями, имеющими определенный окружной шаг, и предназначенными для раздельного движения в них потоков воздуха и отработанного горячего газа, причем эти воздушные и газовые потоки нигде не смешиваются, при их движении в пространстве по спиралевидным ступенчатым цилиндрическим каналам и по коротким поперечным каналам. An air-gas countercurrent plate-type matrix-ring small-sized ceramic recuperator, characterized in that it consists of a series of cylindrical heat-exchange matrices of different diameters installed coaxially one into the other, each matrix being made in the form of a cylindrical glass assembled in the form of a stack of flat ring sheet-plates with holes and transverse slots having a certain circumferential pitch, and designed for separate movement of air and exhaust hot gas flows therein, and and the air and gas flows are never mixed, as they move in space along a spiral stepped cylindrical channels and short transverse channels.
RU2008145561/06A 2008-11-18 2008-11-18 Counter-flow laminar matrix-circular ceramic recuperator RU2391614C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008145561/06A RU2391614C1 (en) 2008-11-18 2008-11-18 Counter-flow laminar matrix-circular ceramic recuperator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008145561/06A RU2391614C1 (en) 2008-11-18 2008-11-18 Counter-flow laminar matrix-circular ceramic recuperator

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011146428/06A Division RU2011146428A (en) 2011-11-16 2011-11-16 MATRIX RECOVERABLE AIR-HEATER OF GAS-TURBINE INSTALLATION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2391614C1 true RU2391614C1 (en) 2010-06-10

Family

ID=42681630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008145561/06A RU2391614C1 (en) 2008-11-18 2008-11-18 Counter-flow laminar matrix-circular ceramic recuperator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2391614C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464514C2 (en) * 2010-06-28 2012-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научный Центр "Керамические Двигатели" им. А.М. Бойко" (ООО "Центр Бойко") Counter-flow plate-type matrix-annular compact ceramic recuperator
RU2484386C2 (en) * 2011-02-16 2013-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научный Центр "Керамические Двигатели" им. А.М. Бойко" (ООО "Центр Бойко") Matrix ceramic air heater (ah)
CN104121791A (en) * 2014-07-18 2014-10-29 无锡溥汇机械科技有限公司 Plate heat exchanger
RU202931U1 (en) * 2020-12-08 2021-03-15 Евгений Николаевич Коптяев IMPROVED HEAT EXCHANGER
RU2765796C1 (en) * 2018-02-07 2022-02-03 ТЕНОВА С.п.А. Industrial recuperative burner for industrial furnaces
RU225372U1 (en) * 2024-01-16 2024-04-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" RECOVERY RECOVERY FOR GAS TURBINE ENGINE

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464514C2 (en) * 2010-06-28 2012-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научный Центр "Керамические Двигатели" им. А.М. Бойко" (ООО "Центр Бойко") Counter-flow plate-type matrix-annular compact ceramic recuperator
RU2484386C2 (en) * 2011-02-16 2013-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научный Центр "Керамические Двигатели" им. А.М. Бойко" (ООО "Центр Бойко") Matrix ceramic air heater (ah)
CN104121791A (en) * 2014-07-18 2014-10-29 无锡溥汇机械科技有限公司 Plate heat exchanger
CN104121791B (en) * 2014-07-18 2015-12-16 无锡溥汇机械科技有限公司 A kind of plate type heat exchanger
RU2765796C1 (en) * 2018-02-07 2022-02-03 ТЕНОВА С.п.А. Industrial recuperative burner for industrial furnaces
RU202931U1 (en) * 2020-12-08 2021-03-15 Евгений Николаевич Коптяев IMPROVED HEAT EXCHANGER
RU225372U1 (en) * 2024-01-16 2024-04-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" RECOVERY RECOVERY FOR GAS TURBINE ENGINE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6840313B2 (en) Plate fin type heat exchanger for high temperature
RU2391614C1 (en) Counter-flow laminar matrix-circular ceramic recuperator
JP6594412B2 (en) Heat exchanger for power generation system
EP0530181B1 (en) Circular heat exchanger
US4993223A (en) Annular recuperator
EP3460373A1 (en) Heat exchanger with interspersed arrangement of cross-flow structures
US5081834A (en) Circular heat exchanger having uniform cross-sectional area throughout the passages therein
KR102506094B1 (en) Single pass cross-flow heat exchanger
KR102559356B1 (en) Compact gas-gas heat exchange tube and method of manufacturing and using the same
CN105972617B (en) Thermal afterburner
US5065816A (en) Sealing system for a circular heat exchanger
GB805195A (en) Improvements in or relating to gas turbine power plant
BRPI0418883A (en) process and apparatus for forming a heat exchanger
RU2450210C2 (en) Counterflow plate matrix-ring small-sized ceramic recuperator
CA3066702C (en) Heat transfer elements for rotary heat exchangers
RU2464514C2 (en) Counter-flow plate-type matrix-annular compact ceramic recuperator
JP4473996B2 (en) Plate fin type heat exchanger for high temperature
US11879691B2 (en) Counter-flow heat exchanger
RU2395774C1 (en) Shell-and-tube heat exchanger
CN109579049A (en) The board-like turbogenerator heat exchanger of annular
JP2002054887A (en) Plate fin type of heat exchanger for high temperature
RU126814U1 (en) PLATE HEAT EXCHANGER
JP2002071288A (en) Plate fin type heat exchanger
RU2358217C1 (en) Recuperative heat exchanger
RU225372U1 (en) RECOVERY RECOVERY FOR GAS TURBINE ENGINE

Legal Events

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

Effective date: 20141119