RU2546904C2 - Direct-flow heat exchange device - Google Patents
Direct-flow heat exchange device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2546904C2 RU2546904C2 RU2012144633/06A RU2012144633A RU2546904C2 RU 2546904 C2 RU2546904 C2 RU 2546904C2 RU 2012144633/06 A RU2012144633/06 A RU 2012144633/06A RU 2012144633 A RU2012144633 A RU 2012144633A RU 2546904 C2 RU2546904 C2 RU 2546904C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- cylinder
- heat exchange
- direct
- heat
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к устройствам для осуществления взаимодействия двух теплоносителей без их непосредственного контакта и может быть использовано в теплотехнике, в частности в парогенераторах.The invention relates to a device for the interaction of two coolants without direct contact and can be used in heat engineering, in particular in steam generators.
Уровень техникиState of the art
Известны прямоточные теплообменные аппараты, которые содержат концентрические трубные каналы типа трубы Фильда (Фраас А., Оцисик М. Расчет и конструирование теплообменников. - М.: Атомиздат, 1971. - 361 с. - С.275 - 276; Егоров К.С. Повышение эффективности теплообменных аппаратов газотурбинных установок замкнутого цикла: Автореферат диссертации на соиск. уч. степ. к.т.н. - М.: МВТУ им. Н.Э.Баумана, 2007. - 17 с.; RU 2307373 C1, 10.02.2006). В этих аппаратах первый поток теплоносителя течет по внутренней трубе, разворачивается в тупиковом конце и протекает далее по межтрубному кольцевому пространству. Поток второго теплоносителя обтекает внешнюю поверхность межтрубного пространства.Direct-flow heat exchangers are known that contain concentric pipe channels such as the Field pipe (Fraas A., Otsisik M. Calculation and design of heat exchangers. - M .: Atomizdat, 1971. - 361 pp. - P.275 - 276; Egorov K.S. Improving the efficiency of heat exchangers of closed-cycle gas turbine units: Abstract of dissertation for the academic degree candidate of technical sciences - M: MVTU named after N.E.Bauman, 2007 .-- 17 pp .; RU 2307373 C1, 10.02. 2006). In these devices, the first coolant flow flows through the inner pipe, unfolds at the dead end and flows further along the annular annular space. The flow of the second coolant flows around the outer surface of the annulus.
Недостатки этих устройств: наличие дополнительных цилиндрических труб и "паразитного" теплового потока через них снижает объемную энергонапряженность, которая равна мощности, приведенной к единице объема устройства.The disadvantages of these devices: the presence of additional cylindrical pipes and a "spurious" heat flux through them reduces the volumetric energy intensity, which is equal to the power reduced to a unit volume of the device.
Известен одноходовой прямоточный теплообменный аппарат, содержащий концентрические трубные каналы типа "труба в трубе", в котором греющая среда подается одновременно в межтрубное пространство и в полости внутренних труб и нагревает рабочую среду, которая движется противотоком в кольцевых полостях трубных каналов (RU 2140608 С1, 13.04.1998).Known one-way direct-flow heat exchanger containing concentric pipe channels of the type "pipe in pipe", in which the heating medium is supplied simultaneously to the annular space and in the cavity of the inner pipes and heats the working medium, which moves countercurrent in the annular cavities of the pipe channels (RU 2140608 C1, 13.04 .1998).
Недостатком этого устройства также является низкая объемная энергонапряженность из-за низкой степени отъема энергии от греющей среды.The disadvantage of this device is also the low volumetric energy intensity due to the low degree of energy removal from the heating medium.
Наиболее близким к предложенному решению является двухходовой прямоточный теплообменный аппарат, содержащий корпус и концентрические трубные каналы типа "труба в трубе". Вторые по ходу теплоносителей каналы образованы цилиндрами, изготовленными из теплообменных элементов, примыкающих друг к другу боковыми поверхностями, представляющих собой прямые трубы, причем внутри труб движется рабочая среда, а вдоль поверхности цилиндров - греющая среда (RU 2121622 С1, 10.11.1998).Closest to the proposed solution is a two-way straight-through heat exchanger containing a housing and concentric pipe channels of the "pipe in pipe" type. The second channels along the heat transfer medium are formed by cylinders made of heat transfer elements adjacent to each other by lateral surfaces, which are straight pipes, with the working medium moving inside the pipes, and the heating medium moving along the cylinder surface (RU 2121622 C1, 10.11.1998).
Недостатками этого устройства является недостаточно высокая энергонапряженность из-за низкой степени отъема тепловой энергии от греющей среды и большого объема элементов, соединяющих потоки теплоносителей, а также высокая сложность конструкции.The disadvantages of this device is the insufficiently high energy intensity due to the low degree of removal of thermal energy from the heating medium and the large volume of elements connecting the coolant flows, as well as the high complexity of the design.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей изобретения является повышение объемной энергонапряженности теплообменного аппарата и упрощение его конструкции.The objective of the invention is to increase the volumetric energy intensity of the heat exchanger and simplify its design.
Задача решается тем, что, в отличие от известного решения, реализуется трехходовой теплообмен, без существенного увеличения объема устройства, содержащего концентрические трубные каналы типа "труба в трубе". Это достигается за счет организации потока греющей среды в каналах, образованных цилиндром, изготовленным из теплообменных элементов, примыкающих один к другому боковыми поверхностями, причем эти элементы являются прямыми элементами типа "труба в трубе", зазором между цилиндром и корпусом, и внутренней полостью элементов "труба в трубе". Рабочая среда движется в однопроходном режиме в кольцевых каналах элементов "труба в трубе". Греющая среда последовательно движется внутри цилиндра, затем в зазоре между цилиндром и корпусом аппарата, затем внутри кольцевых каналов "труба в трубе".The problem is solved in that, in contrast to the known solution, a three-way heat exchange is realized without a significant increase in the volume of the device containing concentric pipe channels of the pipe-in-pipe type. This is achieved by organizing the flow of the heating medium in the channels formed by a cylinder made of heat exchange elements adjacent to one another by side surfaces, these elements being direct elements of the "pipe in pipe" type, the gap between the cylinder and the body, and the internal cavity of the elements pipe in pipe. " The working medium moves in a single-pass mode in the annular channels of the pipe-in-pipe elements. The heating medium sequentially moves inside the cylinder, then in the gap between the cylinder and the apparatus body, then inside the pipe-in-pipe annular channels.
Описание чертежейDescription of drawings
На Фиг.1 приведен поперечный разрез устройства.Figure 1 shows a cross section of a device.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Устройство содержит корпус 1, цилиндр 2, образованный теплообменными элементами "труба в трубе", каналы 3, 4 и 5, образованные внутренней полостью цилиндра, зазором между цилиндром и корпусом, и внутренней полостью элементов "труба в трубе", образующих цилиндр, а также кольцевой канал 6.The device comprises a housing 1, a
Добавление третьего прохода греющей среды вдоль поверхности теплообмена с практически той же площадью равносильно увеличению поверхности теплообмена в 1,5 раза и такому же повышению энергонапряженности теплообменного аппарата. В аппарате реализовано дополнительное соединение только каналов греющей среды, что упрощает конструкцию и повышает ее компактность.Adding a third passage of the heating medium along the heat exchange surface with almost the same area is equivalent to an increase in the heat exchange surface by 1.5 times and the same increase in the energy intensity of the heat exchanger. The device implements an additional connection of only heating medium channels, which simplifies the design and increases its compactness.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В устройство подаются в противотоке через входные патрубки, коллекторы и трубные доски: рабочая среда в кольцевой канал 6 и греющая среда в канал 3. Греющая среда последовательно проходит каналы 3, 4 и 5, отдавая тепло рабочей среде, которая движется по кольцевому промежутку 6. Затем рабочая и греющая среды отводятся через соответствующие патрубки. Теплообменник может быть реализован тремя или большим количеством элементов "труба в трубе".The device is supplied in countercurrent through inlet pipes, manifolds and tube boards: the working medium in the
Устройство реализовано ООО "Баган" (г.Новосибирск) в составе малогабаритного цилиндрического парогенератора мощностью 2 МВт весом 300 кг (фото 1 и 2), что соответствует энергонапряженности выше 6,6 кВт/м3. Это в 1,6 раза превышает максимальную энергонапряженность, достигнутую к настоящему времени в малогабаритном пароводогрейном котле МЦПВК разработки ОИВТ РАН (Якимович К.А. Газотурбинные энергоустановки для коммунальной энергетики // Электронный журнал энергосервисной компании "Экологические системы", №2, 2008 г. Доступно по адресу: http://esco-ecosys.narod.ru/2008_2/art73.htm, (25.09.12)).The device was implemented by Bagan LLC (Novosibirsk) as part of a small-sized cylindrical steam generator with a capacity of 2 MW weighing 300 kg (photos 1 and 2), which corresponds to an energy intensity of more than 6.6 kW / m 3 . This is 1.6 times higher than the maximum energy intensity achieved to date in the small-sized steam-boiler of the MPsPVK designed by the Institute for High Temperature Engineering of the Russian Academy of Sciences (K. Yakimovich Gas-turbine power plants for public utilities // Electronic journal of the energy service company Ecological Systems, No. 2, 2008 Available at http://esco-ecosys.narod.ru/2008_2/art73.htm, (09.25.12)).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012144633/06A RU2546904C2 (en) | 2012-10-19 | 2012-10-19 | Direct-flow heat exchange device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012144633/06A RU2546904C2 (en) | 2012-10-19 | 2012-10-19 | Direct-flow heat exchange device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012144633A RU2012144633A (en) | 2014-04-27 |
RU2546904C2 true RU2546904C2 (en) | 2015-04-10 |
Family
ID=50515209
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012144633/06A RU2546904C2 (en) | 2012-10-19 | 2012-10-19 | Direct-flow heat exchange device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2546904C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2703148C1 (en) * | 2018-12-26 | 2019-10-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Эволюция Биогазовых Систем" | Heat exchanger |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4096910A (en) * | 1976-10-28 | 1978-06-27 | General Electric Company | Concentric-tube stacked plate heat exchanger |
RU2121622C1 (en) * | 1997-04-07 | 1998-11-10 | Константин Аркадьевич Якимович | Small-sized cylindrical boiler with supercharging unit |
RU2140608C1 (en) * | 1998-04-13 | 1999-10-27 | Дмитриев Сергей Михайлович | Once-through vertical steam generator |
JP2004184045A (en) * | 2002-12-06 | 2004-07-02 | Ngk Insulators Ltd | Heat exchanger |
RU2394197C1 (en) * | 2008-11-19 | 2010-07-10 | Открытое акционерное общество "Салаватнефтемаш" | Heat exchanger |
-
2012
- 2012-10-19 RU RU2012144633/06A patent/RU2546904C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4096910A (en) * | 1976-10-28 | 1978-06-27 | General Electric Company | Concentric-tube stacked plate heat exchanger |
RU2121622C1 (en) * | 1997-04-07 | 1998-11-10 | Константин Аркадьевич Якимович | Small-sized cylindrical boiler with supercharging unit |
RU2140608C1 (en) * | 1998-04-13 | 1999-10-27 | Дмитриев Сергей Михайлович | Once-through vertical steam generator |
JP2004184045A (en) * | 2002-12-06 | 2004-07-02 | Ngk Insulators Ltd | Heat exchanger |
RU2394197C1 (en) * | 2008-11-19 | 2010-07-10 | Открытое акционерное общество "Салаватнефтемаш" | Heat exchanger |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2703148C1 (en) * | 2018-12-26 | 2019-10-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Эволюция Биогазовых Систем" | Heat exchanger |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012144633A (en) | 2014-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2009289762B2 (en) | Heat exchanger in modular design | |
RU2673959C2 (en) | System and method for energy regeneration of wasted heat | |
JP2011021562A (en) | Cogeneration apparatus | |
CN207333051U (en) | A kind of combined generating system of high/low temperature stirling generator string formation connection | |
RU2008135296A (en) | ELECTRICITY GENERATION IN A TURBO MACHINE | |
CN101881193A (en) | Organic rankine cycle system and method | |
RU2019120653A (en) | POWER PLANT BASED ON A SMALL MODULAR REACTOR WITH POSSIBILITIES OF LOAD TRACKING AND COMBINED GENERATION OF ELECTRICITY AND HEAT AND METHODS OF USE | |
KR20130087946A (en) | Cover of latent heat exchanger having cooling line | |
Zhang et al. | Analysis of printed circuit heat exchanger (PCHE) potential in exhaust waste heat recovery | |
CN109931135A (en) | A kind of exhaust heat of internal combustion engine gradient utilization system | |
JP6086340B2 (en) | Magnetic heat quantity heat generator | |
CN105135909A (en) | Multilayer spiral pipe type evaporator | |
KR101516396B1 (en) | Apparatus for recovering exhaust heat | |
RU2546904C2 (en) | Direct-flow heat exchange device | |
US20100095648A1 (en) | Combined Cycle Power Plant | |
KR101999811B1 (en) | Supercritical Rankine cycle-based heat engine and method for operating the same heat engine | |
ITRM20100428A1 (en) | SOLAR RADIATION HEAT ABSORBER FOR STIRLING ENGINE | |
KR101779936B1 (en) | Heat Exchanging Apparatus with Exhaust Gas | |
CN113217222B (en) | Stirling engine system for coupling liquid metal cooling reactor | |
Gehlot et al. | Development and fabrication of Alpha Stirling Engine | |
RU2294502C1 (en) | Heat exchanger | |
JPH0642406A (en) | Heat jointly supplied power generator and exhaust heat recovery device thereof | |
KR101612897B1 (en) | Combined Heat and Power Co-generation System | |
RU126814U1 (en) | PLATE HEAT EXCHANGER | |
KR102558037B1 (en) | Power generation system using heat of cooling water from fuel cell |