RU2467260C2 - Field service heater - Google Patents

Field service heater Download PDF

Info

Publication number
RU2467260C2
RU2467260C2 RU2011100380/06A RU2011100380A RU2467260C2 RU 2467260 C2 RU2467260 C2 RU 2467260C2 RU 2011100380/06 A RU2011100380/06 A RU 2011100380/06A RU 2011100380 A RU2011100380 A RU 2011100380A RU 2467260 C2 RU2467260 C2 RU 2467260C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat transfer
heat
external
internal
heat exchange
Prior art date
Application number
RU2011100380/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011100380A (en
Inventor
Булат Фаатович Серазетдинов (RU)
Булат Фаатович Серазетдинов
Фаат Шигабутдинович Серазетдинов (RU)
Фаат Шигабутдинович Серазетдинов
Владимир Григорьевич Тонконог (RU)
Владимир Григорьевич Тонконог
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Нейт"
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 "Нейт" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Нейт"
Priority to RU2011100380/06A priority Critical patent/RU2467260C2/en
Publication of RU2011100380A publication Critical patent/RU2011100380A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2467260C2 publication Critical patent/RU2467260C2/en

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

FIELD: heating.
SUBSTANCE: invention refers to devices designed for heating of liquids, gases and their mixtures, and can be used in various branches of industry to provide technological processes, for example for heating of natural gas. Field service heater includes burner device, shell-and-tube heat exchanger having an external bank of heat exchange tubes, and at least one internal bank of heat exchange tubes, a stack, heated medium inlet and outlet headers; each heat exchange tube represents a set of two tubes - external tube with a blind end and internal tube with an open end respectively, which face the burner device and form external and internal cavities; at that, external cavity is interconnected with inlet header and internal cavity is interconnected with outlet header of heated medium. Inside shell-and-tube heat exchanger in its upper part there arranged is at least one ceiling section of heat exchange tubes, which is located throughout the length of heat exchanger or along some part of it. Heat release intensifiers are made in the form of formings on walls of heat exchange tubes, or in the form of a twisted belt on walls of heat exchange tube, or in the form of corrugations.
EFFECT: improved reliability and economy of heater operation.
8 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для подогрева жидкостей, газов и их смесей, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например, - для подогрева природного газа на входе газораспределительных станций с целью предотвращения процесса гидратообразования.The invention relates to devices for heating liquids, gases and mixtures thereof, and can be used in various industries, for example, for heating natural gas at the inlet of gas distribution stations in order to prevent hydration.

Известен воздухоподогреватель (см. а.с. СССР №567905, кл. F24H 3/08, F23L 15/04, опубл. 05.08.1977 г.), содержащий горелку, кожухотрубный теплообменник с радиационной секцией, экранированной плотным пучком теплообменных труб, равнорасположенных относительно внутренней стенки кожуха, дымовую трубу, коллекторы входа и выхода нагреваемого воздуха. Однако известное устройство не экономично, в связи с недостаточным теплосъемом только в одной, радиационной секции, а также не достаточно надежно и долговечно при эксплуатации, так как плотность пучка экранных труб при реальной неравномерности их нагрева может вызвать значительные термические напряжения в стенках труб с последующим их прогаром, что влечет за собой необходимость полной замены теплообменника.Known air heater (see AS USSR No. 567905, class F24H 3/08, F23L 15/04, publ. 08/05/1977), containing a burner, shell-and-tube heat exchanger with a radiation section shielded by a dense bundle of heat-exchange pipes, equally spaced relative to the inner wall of the casing, the chimney, the collectors of the inlet and outlet of the heated air. However, the known device is not economical, due to insufficient heat removal in only one radiation section, and also not sufficiently reliable and durable during operation, since the density of the bundle of screen tubes with real unevenness in their heating can cause significant thermal stresses in the pipe walls with their subsequent burnout, which entails the need for a complete replacement of the heat exchanger.

Известен технологический нагреватель (патент РФ №2140045, МПК F24H 3/09, F24L 53/00, опубл. 20.10.1999 г.), содержащий горелочное устройство, кожухотрубный теплообменник, экранированный наружным поясом теплообменных труб, равнорасположенных относительно внутренней стенки кожуха, дымовую трубу, коллекторы входа и выхода нагреваемой среды, причем все теплообменные трубы представляют собой вставленные одна в другую трубы, внешние из которых выполнены с глухим концом, обращенным в сторону горелочного устройства, а с другого конца, за пределами дымового короба, рабочие полости каждой из теплообменных труб сообщены съемными патрубками с коллекторами входа и выхода нагреваемой среды. Недостатки известного технологического нагревателя заключаются в следующем. Во-первых, перегрев стенки кожуха за счет ее "подсветки" от факела пламени через технологические зазоры между трубами в пределах радиационной секции, что приводило к необходимости применения дорогостоящих жаропрочного сплава и наружного теплоизоляционного материала. Во-вторых, ограничение протяженности топочного объема за счет размещения в приосевой зоне внутреннего конвективного пучка теплообменных труб не позволило увеличить тепловую нагрузку нагревателя, сопровождаемую увеличением дальнобойности факела, что приводило к недогоранию топливовоздушной смеси вблизи глухих концов труб конвективного пучка и увеличению выбросов сажи и оксида углерода сверх допустимых норм. И, в-третьих, длина труб экранного и конвективного пучков существенно разная, что не позволяет унифицировать эти наиболее трудоемкие элементы теплообменника, а это также приводит к повышению затрат на разработку и изготовление нагревателя в целом.Known technological heater (RF patent №2140045, IPC F24H 3/09, F24L 53/00, publ. 10/20/1999), containing a burner device, shell-and-tube heat exchanger, shielded by the outer belt of heat-exchange pipes equally spaced relative to the inner wall of the casing, chimney , collectors of the inlet and outlet of the heated medium, and all the heat transfer pipes are inserted one into the other pipes, the external ones of which are made with a blind end facing the burner device, and from the other end, outside the flue ba, the working cavities of each of the heat exchange tubes are communicated by removable nozzles with collectors of the inlet and outlet of the heated medium. The disadvantages of the known process heater are as follows. Firstly, the overheating of the casing wall due to its "backlight" from the flame through technological gaps between the pipes within the radiation section, which led to the need for expensive heat-resistant alloy and external heat-insulating material. Secondly, the restriction of the length of the combustion volume due to the placement of an internal convective bundle of heat exchange tubes in the axial zone did not allow increasing the heat load of the heater, which was accompanied by an increase in the range of the torch, which led to incomplete burning of the air-fuel mixture near the blind ends of the convective beam tubes and an increase in soot and carbon monoxide emissions in excess of permissible standards. And thirdly, the length of the tubes of the screen and convective beams is significantly different, which does not allow to unify these most labor-intensive elements of the heat exchanger, and this also leads to an increase in the costs of designing and manufacturing the heater as a whole.

Известен технологический нагреватель (патент РФ №2168121, МПК F24H 3/09, опубл. 27.05.2001 г.), ближайший по технической сущности и принятый за прототип, содержащий горелочное устройство, кожухотрубный теплообменник, экранированный наружным поясом теплообменных труб, и коаксиально наружному поясу труб, внутренний пояс труб одинаковых по конструкции, а также экран в виде конуса, соосного с кожухом теплообменника и своей вершиной обращенного в сторону горелочного устройства. Известное устройство малоэкономично, что обусловлено большим термическим сопротивлением теплоотдачи с внутренней поверхности труб по сравнению с наружной поверхностью и неэффективна работа теплообменника при малых тепловых нагрузках, когда на конфигурацию факела пламени и режим течения топочных газов начинает сказываться влияние массовых сил. Кроме того, в теплообменниках, в которых происходит передача тепла от газов, обтекающих наружную поверхность тепловых труб, к газу, двигающемуся внутри трубы, наблюдается дефицит теплообменной поверхности со стороны нагреваемого газа, что приводит к снижению теплопередачи от топочных газов к нагреваемому газу.Known technological heater (RF patent No. 2168121, IPC F24H 3/09, publ. 05/27/2001), closest in technical essence and adopted as a prototype, containing a burner, shell and tube heat exchanger, shielded by the outer belt of the heat exchanger tubes, and coaxially to the outer belt pipes, the inner belt of pipes of the same design, as well as a screen in the form of a cone, coaxial with the casing of the heat exchanger and its top facing the burner device. The known device is not economical, which is due to the large thermal resistance of heat transfer from the inner surface of the pipes compared to the outer surface and the heat exchanger is ineffective at low heat loads, when the influence of mass forces begins to affect the configuration of the flame and the flow of flue gases. In addition, in heat exchangers in which heat is transferred from gases flowing around the outer surface of the heat pipes to gas moving inside the pipe, there is a deficiency in the heat exchange surface from the side of the heated gas, which leads to a decrease in heat transfer from flue gases to the heated gas.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении надежности и экономичности работы нагревателя при расширении диапазона тепловых нагрузок, в том числе при малых расходах нагреваемого газа, а также уменьшению термического сопротивления теплопередачи и повышению эффективности его работы.The technical result to which the invention is directed is to increase the reliability and efficiency of the heater while expanding the range of thermal loads, including at low flow rates of the heated gas, as well as reducing thermal resistance of heat transfer and increasing its efficiency.

Технический результат достигается тем, что в технологическом нагревателе, содержащем горелочное устройство, кожухотрубный теплообменник, имеющий наружный пояс теплообменных труб и по меньшей мере один внутренний пояс теплообменных труб, дымовую трубу, коллекторы входа и выхода нагреваемой среды, каждая теплообменная труба представляет собой комплект из двух труб - внешней с глухим концом и внутренней с открытым концом, соответственно обращенными в сторону горелочного устройства, образующих внешнюю и внутреннюю полости, при этом внешняя полость сообщена с коллектором входа, а внутренняя полость с коллектором выхода нагреваемой среды, новым является то, что внутри кожухотрубного теплообменника в его верхней части размещена, по меньшей мере, одна потолочная секция теплообменных труб.The technical result is achieved in that in a process heater containing a burner, a shell-and-tube heat exchanger having an outer belt of heat exchange tubes and at least one inner belt of heat exchange tubes, a chimney, collectors of the inlet and outlet of the heated medium, each heat exchanger is a set of two pipes - external with a blind end and internal with an open end, respectively facing the burner, forming an external and internal cavity, while the external The cavity is in communication with the inlet manifold, and the inner cavity with the outlet for the heated medium is new, at least one ceiling section of the heat exchanger tubes is located inside the shell-and-tube heat exchanger in its upper part.

Потолочная секция теплообменных труб расположена вдоль всей длины теплообменника или вдоль его части.The ceiling section of the heat exchanger tubes is located along the entire length of the heat exchanger or along its part.

Теплообменные трубы содержат интенсификаторы теплоотдачи.Heat transfer tubes contain heat transfer enhancers.

Интенсификаторы теплоотдачи выполнены в виде выштамповок сферической или иной формы, расположенных на стенках внутренней теплообменной трубы.Heat transfer intensifiers are made in the form of stampings of a spherical or other shape located on the walls of the internal heat transfer pipe.

Интенсификаторы теплоотдачи выполнены в виде скрученной ленты, расположенной во внешней и/или внутренней полостях теплообменной трубы и контактирующей с теплообменными поверхностями наружной или наружной и внутренней теплообменных труб.Heat transfer intensifiers are made in the form of a twisted tape located in the external and / or internal cavities of the heat transfer pipe and in contact with the heat exchange surfaces of the external or external and internal heat transfer pipes.

Интенсификаторы теплоотдачи выполнены в виде пористой вставки, расположенной в кольцевом зазоре между наружной и внутренней теплообменными трубами.Heat transfer intensifiers are made in the form of a porous insert located in the annular gap between the outer and inner heat transfer tubes.

Интенсификаторы теплоотдачи выполнены в виде гофрированной вставки, расположенной в кольцевом зазоре между наружной и внутренней теплообменными трубами и контактирующей с теплообменными поверхностями теплообменных труб.Heat transfer intensifiers are made in the form of a corrugated insert located in the annular gap between the outer and inner heat exchange tubes and in contact with the heat exchange surfaces of the heat exchange tubes.

Внутренние и наружные или внутренние тепловые теплообменные трубы имеют гофрированную форму.The inner and outer or inner heat exchangers are corrugated.

На фиг.1 представлена конструктивная схема технологического нагревателя.Figure 1 presents a structural diagram of a technological heater.

На фиг.2 представлена схема тепловой трубы с интенсификатором теплопередачи в виде сферических выштамповок на стеках тепловых труб.Figure 2 presents a diagram of a heat pipe with a heat transfer intensifier in the form of spherical stampings on stacks of heat pipes.

На фиг.3а, б представлены, соответственно, схема тепловой трубы с интенсификатором теплоотдачи в виде скрученной ленты, расположенной во внешней и/или внутренней полостях теплообменной трубы, и ее поперечное сечение.On figa, b presents, respectively, a diagram of a heat pipe with a heat transfer intensifier in the form of a twisted tape located in the external and / or internal cavities of the heat transfer pipe, and its cross section.

На фиг.4а, б представлены, соответственно, схема тепловой трубы с интенсификатором теплоотдачи в виде пористой вставки, расположенной в кольцевом зазоре между наружной и внутренней теплообменными трубами, и ее поперечное сечение.On figa, b presents, respectively, a diagram of a heat pipe with a heat transfer intensifier in the form of a porous insert located in the annular gap between the outer and inner heat transfer tubes, and its cross section.

На фиг.5а, б представлены, соответственно, схема тепловой трубы с интенсификатором теплоотдачи в виде гофрированной вставки, расположенной в кольцевом зазоре между наружной и внутренней теплообменными трубами, и ее поперечное сечение.On figa, b presents, respectively, a diagram of a heat pipe with a heat transfer intensifier in the form of a corrugated insert located in the annular gap between the outer and inner heat transfer tubes, and its cross section.

На фиг.6 представлена схема тепловой трубы, внутренняя теплообменная труба которой выполнена гофрированной.Figure 6 presents a diagram of a heat pipe, the inner heat transfer pipe of which is made corrugated.

На фиг.7а, б, в представлены, соответственно, тепловая труба, внутренняя теплообменная труба которой выполнена с продольными гофрами, наружная поверхность которых касается поверхности внешней трубы, и ее поперечные сечения.On figa, b, c presents, respectively, a heat pipe, the inner heat transfer pipe of which is made with longitudinal corrugations, the outer surface of which touches the surface of the outer pipe, and its cross sections.

Технологический нагреватель содержит горелочное устройство 1, корпус кожухотрубного теплообменника 2, два ряда теплообменных труб, расположенных коаксиально друг другу вдоль наружной стенки кожухотрубного теплообменника 2 - наружный пояс теплообменных труб 3 и внутренний пояс теплообменных труб 4. В верхней части теплообменника 2 установлен дополнительный ряд теплообменных труб и представляет собой потолочную секцию теплообменных труб 5, при этом дополнительный ряд теплообменных труб 5 расположен вдоль всей длины теплообменника или вдоль его части. Нагреватель имеет опорную решетку 6, коллекторы входа/выхода 7 и выхода/входа 8 подогреваемого газа, дымовую трубу 9, штуцер 10 коллектора 7 подвода газа, штуцер 11 коллектора 8 выхода нагреваемого газа. Каждая теплообменная труба представляет собой комплект из двух труб - внешней 14 с глухим концом и внутренней 15 с открытым концом, соответственно обращенными в сторону горелочного устройства 1, образующих внешнюю 16 и внутреннюю 17 полости, при этом внешняя полость 16 сообщена с коллектором входа/выхода 7 через штуцер 10, а внутренняя полость 17 сообщена с коллектором выхода/входа 8 через штуцер 11. Интенсификатор теплоотдачи 12 выполнен в виде сферических выштамповок сферической или иной формы на стенках теплообменных труб, интенсификатор теплоотдачи в виде скрученной ленты 13 на стенках теплообменной трубы, интенсификатор теплоотдачи выполнен в виде пористой вставки 18, расположенной между внешней 14 и внутренней 15 теплообменными трубами, интенсификатор теплоотдачи выполнен в виде гофрированной вставки 19, расположенной между внешней 14 и внутренней 15 теплообменными трубами.The technological heater contains a burner device 1, a shell-and-tube heat exchanger body 2, two rows of heat-exchange tubes located coaxially to each other along the outer wall of the shell-and-tube heat exchanger 2 — an outer belt of heat-exchange tubes 3 and an inner belt of heat-exchange tubes 4. An additional row of heat-exchange tubes is installed in the upper part of heat exchanger 2 and represents the ceiling section of the heat transfer tubes 5, with an additional row of heat transfer tubes 5 located along the entire length of the heat exchanger or l part of it. The heater has a support grid 6, collectors inlet / outlet 7 and outlet / inlet 8 of the heated gas, chimney 9, fitting 10 of the collector 7 of the gas supply, fitting 11 of the collector 8 of the outlet of the heated gas. Each heat transfer pipe is a set of two pipes - an external 14 with a blind end and an internal 15 with an open end, respectively facing the burner device 1, forming an external 16 and an internal cavity 17, while the external cavity 16 is in communication with the input / output collector 7 through the nozzle 10, and the inner cavity 17 is in communication with the output / input collector 8 through the nozzle 11. The heat transfer intensifier 12 is made in the form of spherical stampings of a spherical or other shape on the walls of heat transfer pipes, the heat intensifier cottages a twisted tape 13 on the walls of the heat exchange tube, the heat transfer enhancer configured as a porous insert 18 situated between the outer 14 and inner heat exchange tubes 15, the heat transfer enhancer configured as a corrugated insert 19 situated between the outer 14 and inner heat exchange tubes 15.

Внутренние 15 и внешние 14 тепловые теплообменные трубы имеют гофрированную форму. Внутренняя теплообменная труба 15 может быть выполнена гофрированной с поперечными гофрами 19 или она может быть выполнена с продольными гофрами 20, наружная поверхность которых касается поверхности внешней трубы 14 и содержит заглушку 21, разделяющую внешнюю 16 и внутреннюю 17 полости тепловой трубы.Internal 15 and external 14 heat transfer tubes are corrugated. The inner heat exchange pipe 15 may be corrugated with transverse corrugations 19 or it may be made with longitudinal corrugations 20, the outer surface of which touches the surface of the outer pipe 14 and contains a plug 21 that separates the outer 16 and the inner 17 of the cavity of the heat pipe.

Работает технологический нагреватель следующим образом. Нагреваемая среда, например очищенный природный газ, из магистрального трубопровода поступает в коллектор входа 7 через штуцер 10 - во внешнюю полость 16, образованную в виде кольцевого зазора между внешней 14 и внутренней 15 тепловыми трубами, где, двигаясь в направлении горелочного устройства 1, нагревается от внешних стенок труб 14, которые омываются горячим встречным потоком продуктов сгорания, движущимся в сторону дымовой трубы 9. Нагретый в кольцевых зазорах теплообменных труб газ после разворота относительно глухого конца внешних труб 14 поступает во внутреннюю полость 17 внутренней теплообменной трубы 15, имеющей открытый конец, и далее через штуцер 11 - в выходной коллектор 8, откуда транспортируется к блоку редуцирования газораспределительной станции.The process heater operates as follows. The heated medium, such as purified natural gas, from the main pipeline enters the inlet manifold 7 through the nozzle 10 into the outer cavity 16, formed in the form of an annular gap between the outer 14 and inner 15 heat pipes, where, moving in the direction of the burner 1, it is heated from the outer walls of the pipes 14, which are washed by a hot oncoming flow of combustion products moving towards the chimney 9. The gas heated in the annular gaps of the heat exchange pipes after turning relative to the blind end of the outer pipes 14 enters the internal cavity 17 of the internal heat exchange pipe 15 having an open end, and then through the nozzle 11 to the output manifold 8, from where it is transported to the reduction unit of the gas distribution station.

Численное моделирование термогазодинамических процессов в тракте подогревателя, результаты которого приведены в работе (Подогреватель газа нового поколения. Волошин A.M., Шайхутдинов А.З., Зарецкий Я.В., Серазетдинов Ф.Ш., Тонконог В.Г., Явкин В.Б., Серазетдинов Б.Ф. Газовая промышленность, №8, 2010 г., с.78-80), позволило оптимизировать расположение теплообменных труб. При номинальных режимах работы подогревателя в тракте подогревателя формируется тороидальный вихрь. Горячие газы, двигаясь от горелочного устройства 1, в центральной области потока разворачиваются в обратном направлении в зоне опорной решетки 6. Отдав часть энергии за счет термической радиации и теплообмена с внутренним поясом тепловых труб 4, охлажденный поток поступает к наружному контуру теплообменника 2, где температура достигает значений, при которых происходит конденсация водяных паров из продуктов сгорания углеводородов, вследствие чего значительно повышается коэффициент теплоотдачи и реализуется в процессе горения высшая теплота сгорания.Numerical modeling of thermogasdynamic processes in the heater path, the results of which are given in the work (New generation gas heater. Voloshin AM, Shaykhutdinov AZ, Zaretsky Ya.V., Serazetdinov F.Sh., Tonkonog VG, Yavkin VB ., Serazetdinov BF The gas industry, No. 8, 2010, p. 78-80), allowed to optimize the location of the heat exchange pipes. At nominal operating modes of the heater, a toroidal vortex is formed in the heater path. Hot gases moving from the burner device 1, in the central region of the flow, are deployed in the opposite direction in the area of the support grid 6. Having transferred part of the energy due to thermal radiation and heat exchange with the inner belt of the heat pipes 4, the cooled stream enters the outer circuit of heat exchanger 2, where the temperature reaches values at which condensation of water vapor from the products of hydrocarbon combustion occurs, as a result of which the heat transfer coefficient is significantly increased and higher heat is realized in the combustion process lot of combustion.

При малых расходах газа (мощность много меньше номинальной) на структуру потока (режим движения топочного газа в такте нагревателя) оказывают влияние массовые силы. Тороидальный вихрь разрушается и имеет место движение горячих газов в виде «языка» от зоны горелочного устройства 1 к области дымовой трубы 9. Применительно к такому режиму движения топочных газов целесообразно расположить в верхней части топливной зоны дополнительный ряд - потолочную секцию теплообменных труб 5, что существенно улучшает характеристики процесса теплопередачи.At low gas flow rates (power is much less than nominal), mass forces influence the flow structure (the mode of movement of the flue gas in the heater cycle). The toroidal vortex collapses and there is a movement of hot gases in the form of a “tongue” from the zone of the burner 1 to the region of the chimney 9. In relation to this mode of movement of the flue gases, it is advisable to place an additional row in the upper part of the fuel zone — the ceiling section of the heat exchange tubes 5, which is essential improves the characteristics of the heat transfer process.

Потолочная секция теплообменных труб 5 может быть расположена как по всей длине теплообменника 2, так и по его части с отступом от горелочного устройства, что определяется конфигурацией факела пламени горелочного устройства при минимальных тепловых нагрузках.The ceiling section of the heat exchanger tubes 5 can be located both along the entire length of the heat exchanger 2, and in part along the indent from the burner device, which is determined by the configuration of the flame of the burner device with minimal heat loads.

Таким образом, осуществляется наиболее оптимальная противоточная схема движения теплоносителей (греющего и нагреваемого газов).Thus, the most optimal countercurrent flow pattern of heat carriers (heating and heated gases) is implemented.

Интенсификаторы теплоотдачи 12 в виде выштамповок сферической, овальной, прямоугольной или иной формы приводят к перемешиванию потока газа в полостях 16 и 17 внутри тепловых труб, что, следовательно, приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи со стороны нагреваемого газа (Теплогидравлическая эффективность перспективных способов интенсификации теплоотдачи в каналах теплообменного оборудования. Интенсификация теплообмена: монография / Ю.Ф.Гортышов, И.А.Попов, В.В.Олимпиев и др. Под общей ред. Ю.Ф.Гортышова. - Казань: Центр инновационных технологий, 2009. - 531 с.). Интенсификаторы теплоотдачи 13 в виде скрученной ленты выполняют аналогичную функцию - перемешивают поток и одновременно образуют тепловой мост между внешней теплообменной трубой 14 и внутренней теплообменной трубой 15 и увеличивают общую поверхность теплоотдачи, что снижает термическое сопротивление теплопередачи и повышает интенсивность передачи теплоты от топочных газов к нагреваемому газу. Интенсификаторы теплоотдачи 18 в виде пористой вставки увеличивают площадь теплоотдающей поверхности и способствуют эффективному переносу теплоты от наружной теплообменной поверхности внешней теплообменной трубы 14 к поверхностям, отдающим тепло нагреваемому газу путем теплопроводности. Интенсификаторы теплоотдачи выполнены в виде гофрированной вставки, расположенной в кольцевом зазоре между наружной и внутренней теплообменными трубами и контактирующей с теплообменными поверхностями теплообменных труб.Heat transfer intensifiers 12 in the form of spherical, oval, rectangular or other stampings result in mixing of the gas flow in the cavities 16 and 17 inside the heat pipes, which, therefore, leads to an increase in the heat transfer coefficient from the side of the heated gas (Thermohydraulic efficiency of promising methods of heat transfer enhancement in channels heat exchange equipment. Heat transfer intensification: monograph / Yu.F. Gortishov, I.A. Popov, V.V. Olimpiev, etc. Under the general editorship of Yu.F. Gortishov. - Kazan: Center for Innovation hnology, 2009. - 531 c).. The heat transfer intensifiers 13 in the form of a twisted tape perform a similar function - they mix the flow and at the same time form a thermal bridge between the external heat transfer pipe 14 and the internal heat transfer pipe 15 and increase the total heat transfer surface, which reduces the thermal resistance of heat transfer and increases the rate of heat transfer from flue gases to the heated gas . Heat transfer enhancers 18 in the form of a porous insert increase the area of the heat transfer surface and facilitate the efficient transfer of heat from the external heat transfer surface of the external heat transfer tube 14 to surfaces that transfer heat to the heated gas by means of heat conduction. Heat transfer intensifiers are made in the form of a corrugated insert located in the annular gap between the outer and inner heat exchange tubes and in contact with the heat exchange surfaces of the heat exchange tubes.

Функцию интенсификаторов выполняют сами теплообменные трубы, выполненные гофрированными. Внутренняя теплообменная труба 15 выполнена гофрированной с поперечными гофрами 19. Внутренняя теплообменная труба 15 выполнена с продольными гофрами 20, наружная поверхность которых касается поверхности внешней трубы 14, при этом образуется тепловой мост между внутренней и внешней тепловыми трубами, увеличивается теплообменная поверхность и снижается термическое сопротивление теплопередачиThe function of the intensifiers is performed by the corrugated heat exchange pipes themselves. The inner heat transfer tube 15 is corrugated with transverse corrugations 19. The inner heat transfer tube 15 is made with longitudinal corrugations 20, the outer surface of which touches the surface of the outer tube 14, thereby forming a heat bridge between the inner and outer heat pipes, the heat transfer surface increases and the thermal resistance of heat transfer decreases

Выполнение внутренних 15 и наружных 14 или только внутренних 15 тепловых теплообменных труб гофрированными способствует интенсивному перемешиванию потока, при этом увеличивается поверхность теплоотдачи и, следовательно, увеличивается эффективность теплообменных процессов.The implementation of the internal 15 and external 14 or only internal 15 heat transfer tubes corrugated contributes to intensive mixing of the flow, while increasing the heat transfer surface and, therefore, increasing the efficiency of heat transfer processes.

Таким образом, в предлагаемом технологическом нагревателе расположение в верхней части топливной зоны дополнительного ряда (потолочной секции) теплообменных труб 5 существенно улучшает характеристики процесса теплопередачи при малых расходах газа, что расширяет диапазон тепловых нагрузок при малых расходах нагреваемого газа, способствует повышению надежности и экономичности работы нагревателя. Кроме того, происходит интенсификация теплообменных процессов как у внутренней, так и наружной поверхностей теплообменных труб за счет использования интенсификаторов. При изменении режима движения газов внутри и снаружи трубы с помощью интенсификаторов теплоотдачи увеличивается коэффициент теплоотдачи и происходит увеличение площади теплоотдающей поверхности. В совокупности эти факторы способствуют уменьшению термического сопротивления теплопередачи внутри тепловой трубы и повышению эффективности и кпд технологического нагревателя.Thus, in the proposed technological heater, the location in the upper part of the fuel zone of an additional row (ceiling section) of heat transfer pipes 5 significantly improves the characteristics of the heat transfer process at low gas flow rates, which extends the range of thermal loads at low flow rates of the heated gas, improves the reliability and efficiency of the heater . In addition, there is an intensification of heat transfer processes both on the inner and outer surfaces of the heat transfer tubes through the use of intensifiers. When changing the mode of gas movement inside and outside the pipe using heat transfer intensifiers, the heat transfer coefficient increases and the area of the heat transfer surface increases. Together, these factors contribute to a decrease in the thermal resistance of heat transfer inside the heat pipe and to an increase in the efficiency and efficiency of the process heater.

Claims (8)

1. Технологический нагреватель, содержащий горелочное устройство, кожухотрубный теплообменник, имеющий наружный пояс теплообменных труб и, по меньшей мере, один внутренний пояс теплообменных труб, дымовую трубу, коллекторы входа и выхода нагреваемой среды, каждая теплообменная труба представляет собой комплект из двух труб - внешней с глухим концом и внутренней с открытым концом, соответственно обращенными в сторону горелочного устройства, и образующих внешнюю и внутреннюю полости, при этом внешняя полость сообщена с коллектором входа, а внутренняя полость с коллектором выхода нагреваемой среды, отличающийся тем, что внутри кожухотрубного теплообменника в его верхней части размещена, по меньшей мере, одна потолочная секция теплообменных труб.1. A technological heater comprising a burner device, a shell-and-tube heat exchanger having an outer belt of heat transfer pipes and at least one inner belt of heat transfer pipes, a chimney, collectors of the inlet and outlet of a heated medium, each heat transfer pipe is a set of two pipes - an external with a blind end and an internal with an open end, respectively facing the burner device, and forming an external and internal cavity, while the external cavity is in communication with the input manifold, and an internal cavity with a collector of the outlet of the heated medium, characterized in that at least one ceiling section of the heat exchange tubes is placed inside the shell-and-tube heat exchanger in its upper part. 2. Технологический нагреватель по п.1, отличающийся тем, что потолочная секция теплообменных труб расположена вдоль всей длины теплообменника или вдоль его части.2. The technological heater according to claim 1, characterized in that the ceiling section of the heat exchanger tubes is located along the entire length of the heat exchanger or along its part. 3. Технологический нагреватель по п.1, отличающийся тем, что теплообменные трубы содержат интенсификаторы теплоотдачи.3. The technological heater according to claim 1, characterized in that the heat exchange tubes contain heat transfer enhancers. 4. Технологический нагреватель по п.3, отличающийся тем, что интенсификаторы теплоотдачи выполнены в виде выштамповок, расположенных на стенках внешней и/или внутренней теплообменной трубы.4. The technological heater according to claim 3, characterized in that the heat transfer intensifiers are made in the form of stampings located on the walls of the external and / or internal heat transfer pipe. 5. Технологический нагреватель по п.3, отличающийся тем, что интенсификаторы теплоотдачи выполнены в виде скрученной ленты, расположенной во внешней и/или внутренней полостях теплообменной трубы.5. The technological heater according to claim 3, characterized in that the heat transfer enhancers are made in the form of a twisted tape located in the external and / or internal cavities of the heat exchange pipe. 6. Технологический нагреватель по п.3, отличающийся тем, что интенсификаторы теплоотдачи выполнены в виде пористой вставки, расположенной в кольцевом зазоре между наружной и внутренней теплообменными трубами.6. The technological heater according to claim 3, characterized in that the heat transfer enhancers are made in the form of a porous insert located in the annular gap between the outer and inner heat transfer tubes. 7. Технологический нагреватель по п.3, отличающийся тем, что интенсификаторы теплоотдачи выполнены в виде гофрированной вставки, расположенной в кольцевом зазоре между наружной и внутренней теплообменными трубами и контактирующей с теплообменными поверхностями теплообменных труб.7. The technological heater according to claim 3, characterized in that the heat transfer enhancers are made in the form of a corrugated insert located in the annular gap between the external and internal heat transfer pipes and in contact with the heat exchange surfaces of the heat transfer pipes. 8. Технологический нагреватель по п.1, отличающийся тем, что внутренние и наружные или внутренние тепловые теплообменные трубы имеют гофрированную форму. 8. The technological heater according to claim 1, characterized in that the internal and external or internal thermal heat transfer pipes have a corrugated shape.
RU2011100380/06A 2011-01-11 2011-01-11 Field service heater RU2467260C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011100380/06A RU2467260C2 (en) 2011-01-11 2011-01-11 Field service heater

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011100380/06A RU2467260C2 (en) 2011-01-11 2011-01-11 Field service heater

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011100380A RU2011100380A (en) 2012-07-20
RU2467260C2 true RU2467260C2 (en) 2012-11-20

Family

ID=46846935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011100380/06A RU2467260C2 (en) 2011-01-11 2011-01-11 Field service heater

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2467260C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708479C1 (en) * 2019-03-14 2019-12-09 Общество с ограниченной ответственностью "Нейт" Regasificator-gas heater

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU98113211A (en) * 1998-07-06 1998-12-27 Гп "Авиагаз-Союз" TECHNOLOGICAL HEATER
RU2140045C1 (en) * 1998-07-06 1999-10-20 Государственное предприятие "Авиагаз-Союз" Technological heater
RU2168121C1 (en) * 1999-09-14 2001-05-27 Государственное унитарное предприятие "Авиагаз - Союз" (Дочернее предприятие КОКБ "Союз") Process heater
RU2265160C1 (en) * 2004-05-31 2005-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Авиагаз-Союз" Technological heater
EP2055516A1 (en) * 2006-08-22 2009-05-06 Calsonic Kansei Corporation Air conditioner for vehicle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU98113211A (en) * 1998-07-06 1998-12-27 Гп "Авиагаз-Союз" TECHNOLOGICAL HEATER
RU2140045C1 (en) * 1998-07-06 1999-10-20 Государственное предприятие "Авиагаз-Союз" Technological heater
RU2168121C1 (en) * 1999-09-14 2001-05-27 Государственное унитарное предприятие "Авиагаз - Союз" (Дочернее предприятие КОКБ "Союз") Process heater
RU2265160C1 (en) * 2004-05-31 2005-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Авиагаз-Союз" Technological heater
EP2055516A1 (en) * 2006-08-22 2009-05-06 Calsonic Kansei Corporation Air conditioner for vehicle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708479C1 (en) * 2019-03-14 2019-12-09 Общество с ограниченной ответственностью "Нейт" Regasificator-gas heater

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011100380A (en) 2012-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5482009A (en) Combustion device in tube nested boiler and its method of combustion
US20150300687A1 (en) A Straight Fin Tube with Bended Fins Condensing Heat Exchanger
CN112460567B (en) Gas boiler with concentric single pipe ring water-cooling combustion and heat exchange
CN108088078B (en) A kind of horizontal heat transfer oil heater and its method
JPH0313482B2 (en)
CN216845139U (en) Ultralow nitrogen condensation gas vacuum heating device
CN111121022B (en) Low-nitrogen gas burner based on heat pipe heat exchange
RU2467260C2 (en) Field service heater
CN115493296B (en) Short-flow ultra-compact gas boiler capable of coupling premixed combustion and local backfire
RU2386905C1 (en) Heat generator
CN216408927U (en) Horizontal internal combustion steam boiler with porous ceramic medium combustion
CN106288370B (en) Gas boiler based on porous medium combustion technology
CN110806008B (en) Rectangular cross-section oblong double-coil gas condensing hot water boiler
CN207945813U (en) Gas heater and its heat exchanger
RU2680283C1 (en) Air heating device
CN113483489B (en) High-flow indirect heat exchange type high-temperature high-pressure hot blast stove
RU2168121C1 (en) Process heater
CN213630503U (en) Boiler overgrate air preheater
RU53410U1 (en) DEVICE FOR GAS AND OIL HEATING
CN103868045B (en) Mobile spiral square membrane wall oil field steam generator
RU2327083C1 (en) Hot water boiler
RU2228502C2 (en) Technological heater
CN203784909U (en) Movable oil field steam generator with spiral square membrane type wall
CN114607992B (en) Heterogeneous tube bundle group heat exchange structure, angular tube boiler and operation method thereof
CN217503657U (en) Water-cooling gas furnace core and vacuum hot water boiler comprising same

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20210604