RU2464514C2 - Противоточный пластинчатый матрично-кольцевой компактный керамический рекуператор - Google Patents
Противоточный пластинчатый матрично-кольцевой компактный керамический рекуператор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2464514C2 RU2464514C2 RU2010126409/06A RU2010126409A RU2464514C2 RU 2464514 C2 RU2464514 C2 RU 2464514C2 RU 2010126409/06 A RU2010126409/06 A RU 2010126409/06A RU 2010126409 A RU2010126409 A RU 2010126409A RU 2464514 C2 RU2464514 C2 RU 2464514C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- matrix
- annular
- recuperator
- central holes
- plates
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к газотурбостроению. Противоточный пластинчатый керамический матрично-кольцевой компактный рекуператор сконструирован в виде ряда цилиндрических теплообменных матриц одинаковой ширины и разного диаметра. Матрицы установлены одна в другой соосно и собраны в виде стопки плоских кольцевых пластин с центральными отверстиями и периферийными полуотверстиями между ними. В результате образуется система продольных каналов, в которых в противоположных направлениях раздельно движутся потоки нагреваемого и нагревающего теплоносителей. В перемычках между центральными отверстиями выполнены поперечные щелевые отверстия, образующие кольцевой поперечный горообразный канал. Такая конструкции рекуператора позволяет эффективно использовать его в тех случаях, когда массовые расходы теплоносителей отличаются в несколько раз, например для высокотемпературных керамических воздухоподогревателей биокотлов. 10 ил.
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.
Необходимо отметить, что одним из существенных недостатков современных трубчатых и пластинчатых рекуператоров является их громоздкость и, как следствие, значительные габариты и масса, превышающие аналогичные характеристики, всех прочих элементов газотурбинной установки вместе взятых.
Известный пластинчатый рекуператор принят в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения [1, с.357].
Целью настоящего изобретения является существенное повышение технического совершенствования пластинчатого рекуператора. Предложенный рекуператор перспективен для его использования в газотурбинных установках открытого цикла, что убедительно подтверждено расчетами. Особенно эффективно использование предлагаемой конструкции при существенно различных массовых расходах нагреваемого и нагревающего теплоносителей.
В предлагаемом изобретении указанная выше цель достигается конкретно тем, что к таким уже известным характерным особенностям конструкции, как:
- создание рекуператора в виде ряда цилиндрических, идентичных по конструкции, теплообменных матриц одинаковой ширины и разного наружного диаметра, установленных соосно, одна в другой;
- реализация матрицы в виде цилиндрических стаканов, количество которых легко варьируется в зависимости от необходимой теплообменной поверхности рекуператора за счет соответствующего увеличения его наружного диаметра при постоянной высоте рекуператора;
- разработка каждого стакана-матрицы в виде стопки плотно сжатых между собой плоских пластин с центральными отверстиями и краевыми полукруглыми вырезами, расположенными между центральными отверстиями;
- изготовление по периметру стенок центральных отверстий и периферийных полуотверстий каждой из пластин с определенным продольным шагом по меньшей мере по одному обновляющему пограничный слой интенсификатору, например, в виде поперечных канавок, систем углублений, выступов и т.д.;
дополняется существенное конструкторское изменение:
- выполнение в перемычках между центральными отверстиями кольцевых пластин цилиндрических теплообменных матриц поперечных щелевых отверстий, соединяющих все центральные отверстия каждой кольцевой пластины и образующих совместно с центральными отверстиями кольцевой поперечный горообразный канал.
Предлагается противоточный пластинчатый матрично-кольцевой компактный керамический рекуператор, состоящий 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 центральными отверстиями, расположенными с определенным шагом по центральной от кольцевой пластины, и периферийными полуотверстиями, выполненными по краям кольцевой пластины между центральными отверстиями, образующими в цилиндрической теплообменной стаканообразной матрице при сложении пластин систему продольных каналов, и предназначенными для раздельного пространственного движения в них нигде не смешивающихся между собой потоков нагреваемого и нагревающего теплоносителей, причем по периметру стенок каналов каждой из пластин с определенным продольным шагом выполнено, по меньшей мере, по одному обновляющему пограничный слой интенсификатору, например, в виде поперечных канавок, систем углублений, выступов и т.д. В перемычках между соседними центральными отверстиями выполнены щелевые поперечные отверстия, образуя в каждой кольцевой пластине цилиндрической теплообменной матрицы кольцевой поперечный горообразный канал.
Предлагаемое изобретение поясняется схематическими чертежами, представленными на фиг.1-10.
На фиг.1 показана в плане схема компоновки цилиндрических
теплообменных матриц разного диаметра, установленных соосно одна в другой, а на фиг.2 - элемент А этой схемы. 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 1 представляют собой поперечные сечения каналов, по которым движутся потоки горячих газов, а полуотверстия - поперечные сечения, по которым движутся потоки холодного сжатого воздуха. На фиг.3 представлен продольный разрез рекуператора и показаны направления движения (стрелками) теплоносителей, причем в верхней половине продольного разреза приведена геометрия воздушного (холодного) тракта (сеч. Б-Б, фиг.2) рекуператора, а на нижней - газового (горячего) его тракта (сеч. В-В, фиг.2). На фиг.4 показана одна кольцевая пластина (без интенсификаторов на поверхности центральных отверстий 1 и периферийных полуотверстий 2) в объемном изображении, а на фиг.5 и 6 приведены вид сверху на пластину и разрез пластины по средней плоскости ее высоты. На фиг.7 и 8 представлена стопка таких пластин с иллюстрацией геометрии интенсификаторов течения в газовых 1 и воздушных 2 каналах. На фиг.9 и 10 показано взаимное расположение интенсификаторов 11 и 12 в газовых 1 и воздушных 2 каналах.
Возвращаясь к фиг.1, можно видеть, что структура рекуператора в рассматриваемом конкретном конструктивном варианте имеет семь цилиндрических теплообменных матриц, включая центральную 3 и периферийную 4 матрицы.
На фиг.3 представлены схемы подвода (холодного воздуха 5) и отвода нагреваемого теплоносителя (нагретого в рекуператоре воздуха 6), подвода (горячих газов 7) и отвода нагревающего теплоносителя (охлажденных газов 8).
Для выравнивания давления горячих газов по всему сечению пластины теплообменных цилиндрических матриц газовые каналы 1 соединены щелевыми отверстиями 9 (фиг.4), выполняемыми в перемычках 10 между центральными отверстиями 1.
По периметру стенок газовых 1 и воздушных 2 каналов каждой из пластин с определенным продольным шагом выполнены обновляющие пограничный слой интенсификаторы 11 и 12 в виде поперечных канавок, систем углублений, выступов (фиг.7, 8), причем для оптимизации прочностных характеристик стенки 13 между воздушными 2 и газовыми 1 каналами интенсификаторы 12 воздушного потока и интенсификаторы 11 газового потока следует выполнять с одинаковым продольным шагом 5 (фиг.9 и фиг.10), но со смещением интенсификаторов 11 относительно интенсификаторов 12 на половину шага δ/2 (фиг.10).
Рассматриваемый рекуператор работает следующим образом. Сжатый цикловой холодный воздух подводится в рекуператор по стрелкам 5 (фиг.3) во все каналы, образованные системой состыкованных полуотверстий. Горячие газы подводятся в центр рекуператора по стрелкам 7 (фиг.3), направляются в каналы, образованные системой центральных отверстий 1 (фиг.4, 5) и, пройдя через которые всю длину рекуператора в противотоке воздуху, выпускаются из теплообменника по стрелке 8 (фиг.3). Выпуск подогретого в рекуператоре сжатого воздуха осуществляется по стрелкам 6.
Материалом рекуператора могут служить конструкционная керамика и металлы.
Литература
1. Я.И.Шнеэ, Газовые турбины (теория и конструкция), М.: МАШГИЗ, 1960, стр.357.
Claims (1)
- Противоточный пластинчатый матрично-кольцевой компактный керамический рекуператор, состоящий 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 центральными отверстиями, расположенными с определенным шагом по центральной от кольцевой пластины, и периферийными полуотверстиями, выполненными по краям кольцевой пластины между центральными отверстиями, образующими в цилиндрической теплообменной стаканообразной матрице при сложении пластин систему продольных каналов, и предназначенными для раздельного пространственного движения в них, нигде не смешивающихся между собой потоков нагреваемого и нагревающего теплоносителей, причем по периметру стенок каналов каждой из пластин с определенным продольным шагом выполнено, по меньшей мере, по одному обновляющему пограничный слой интенсификатору, например в виде поперечных канавок, систем углублений, выступов и т.д., отличающийся тем, что в перемычках между соседними центральными отверстиями выполнены щелевые поперечные отверстия, образуя в каждой кольцевой пластине цилиндрической теплообменной матрицы кольцевой поперечный торообразный канал.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010126409/06A RU2464514C2 (ru) | 2010-06-28 | 2010-06-28 | Противоточный пластинчатый матрично-кольцевой компактный керамический рекуператор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010126409/06A RU2464514C2 (ru) | 2010-06-28 | 2010-06-28 | Противоточный пластинчатый матрично-кольцевой компактный керамический рекуператор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010126409A RU2010126409A (ru) | 2012-01-10 |
RU2464514C2 true RU2464514C2 (ru) | 2012-10-20 |
Family
ID=45783283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010126409/06A RU2464514C2 (ru) | 2010-06-28 | 2010-06-28 | Противоточный пластинчатый матрично-кольцевой компактный керамический рекуператор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2464514C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1371277A (en) * | 1971-09-08 | 1974-10-23 | Ostbo K R A | Plate type heat exchanger |
SU1714314A1 (ru) * | 1990-01-11 | 1992-02-23 | Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт энергетического машиностроения | Пакет пластинчатого теплообменника |
RU2179692C2 (ru) * | 1996-02-01 | 2002-02-20 | Нортсерн Рисетч энд Инжиниринг Корпорейшн | Конструкция элемента теплообменника с пластинчатыми ребрами |
RU2391614C1 (ru) * | 2008-11-18 | 2010-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научный Центр "Керамические Двигатели" им. А.М. Бойко" (ООО "Центр Бойко") | Противоточный пластинчатый матрично-кольцевой керамический рекуператор |
-
2010
- 2010-06-28 RU RU2010126409/06A patent/RU2464514C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1371277A (en) * | 1971-09-08 | 1974-10-23 | Ostbo K R A | Plate type heat exchanger |
SU1714314A1 (ru) * | 1990-01-11 | 1992-02-23 | Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт энергетического машиностроения | Пакет пластинчатого теплообменника |
RU2179692C2 (ru) * | 1996-02-01 | 2002-02-20 | Нортсерн Рисетч энд Инжиниринг Корпорейшн | Конструкция элемента теплообменника с пластинчатыми ребрами |
RU2391614C1 (ru) * | 2008-11-18 | 2010-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научный Центр "Керамические Двигатели" им. А.М. Бойко" (ООО "Центр Бойко") | Противоточный пластинчатый матрично-кольцевой керамический рекуператор |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010126409A (ru) | 2012-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6594412B2 (ja) | 動力発生システム用の熱交換器 | |
US20150260459A1 (en) | Curved cross-flow heat exchanger | |
US8708035B2 (en) | Heat exchanger in a modular construction | |
JP2017032271A (ja) | 螺旋状通路を備えた向流式熱交換器 | |
EP3460373B1 (en) | Heat exchanger with interspersed arrangement of cross-flow structures | |
WO2005033607A1 (en) | Heat exchanger and use thereof | |
RU2391614C1 (ru) | Противоточный пластинчатый матрично-кольцевой керамический рекуператор | |
JP5944104B2 (ja) | 熱交換器 | |
US20150000874A1 (en) | Fuel oil heat exchanger utilizing heat pipes | |
KR102506094B1 (ko) | 단일 경로 직교류식 열교환기 | |
CN103733012A (zh) | 翅片式热传递装置 | |
US20130081794A1 (en) | Layered core heat exchanger | |
CN102589317A (zh) | 用法高度灵活的热交换器 | |
RU2464514C2 (ru) | Противоточный пластинчатый матрично-кольцевой компактный керамический рекуператор | |
US20210231383A1 (en) | Fractal heat exchanger | |
EP3196581B1 (en) | Heat exchanger with center manifold and thermal separator | |
RU2450210C2 (ru) | Противоточный пластинчатый матрично-кольцевой малогабаритный керамический рекуператор | |
CN110253131A (zh) | 毛细通道换热器及其制备方法 | |
US20160290732A1 (en) | Ceramic heat exchange plate and air pre-heater assembled thereby | |
RU2485428C1 (ru) | Способ охлаждения двух потоков теплоносителя | |
US11879691B2 (en) | Counter-flow heat exchanger | |
JP2016085033A (ja) | 熱交換器 | |
RU2395775C1 (ru) | Коллекторный пластинчатый теплообменник | |
CN216620751U (zh) | 列管换热器结构 | |
RU2771848C1 (ru) | Многоходовый спиральный теплообменник |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120730 |