RU2682214C1 - Рекуперативно-горелочный блок - Google Patents
Рекуперативно-горелочный блок Download PDFInfo
- Publication number
- RU2682214C1 RU2682214C1 RU2018125464A RU2018125464A RU2682214C1 RU 2682214 C1 RU2682214 C1 RU 2682214C1 RU 2018125464 A RU2018125464 A RU 2018125464A RU 2018125464 A RU2018125464 A RU 2018125464A RU 2682214 C1 RU2682214 C1 RU 2682214C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- channels
- channel
- burner
- heat transfer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
- F23L15/04—Arrangements of recuperators
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air Supply (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к рекуперативным устройствам отопления газовых печей и может быть использовано для высокотемпературного подогрева воздуха, используемого для сжигания топлива в нагревательных и термических печах. Рекуперативно-горелочный блок содержит горелку и рекуператор с узлом подвода воздуха, включающий генератор закрутки потока с тангенциальным патрубком подачи воздуха, прямой и обратный кольцевые воздушные каналы, последовательно подключенные к генератору закрутки потока и разделенные перегородкой, воздушный коллектор, соединенный с горелкой и обратным кольцевым каналом, дымовой канал, расположенный соосно с кольцевыми воздушными каналами, и цилиндрическую теплопередающую стенку, цилиндрическая теплопередающая стенка расположена между дымовым и обратным воздушным каналами, прямой и обратный каналы соединяются через завихритель, а разделяющая их перегородка выполнена в виде усеченного конуса, расширяющегося в направлении входного отверстия дымового канала. Изобретение позволяет увеличить конечную температуру нагреваемого воздуха и обеспечить повышение тепловой эффективности устройства. 4 ил.
Description
Изобретение относится к рекуперативным устройствам отопления газовых печей и может быть использовано для высокотемпературного подогрева воздуха, используемого для сжигания топлива в нагревательных и термических печах.
Известен рекуперативно-горелочный блок, содержащий горелку и рекуператор, состоящий из обечаек, образующих газовый и воздушный каналы с расположенным в последнем перфорированной перегородкой, наружная обечайка, образующая воздушный канал, выполнена в виде усеченного конуса, а в аксиальном газовом канале установлена дополнительная перфорированная перегородка, причем упомянутые перегородки выполнены в виде усеченных конусов (А.с. 1765625, СССР, МПК F 23 L 15/04, 1989 г.) – аналог
Недостатками данного рекуперативно-горелочного блока являются его низкие тепловая эффективность и эксплуатационная надежность.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является рекуперативно-горелочный блок, содержащий горелку и рекуператор, размещенные вблизи друг друга в кладке печи, где подводящий воздух узел, содержащий генератор закрутки с тангенциально установленным патрубком, подключен последовательно к прямому (внутреннему) и обратному (внешнему) воздушным кольцевым каналам, разделенным цилиндрической перегородкой, а дымовой канал, расположенный соосно воздушным кольцевым каналам и отделенный от внутреннего прямого канала теплопередающей цилиндрической стенкой, содержит радиационную и конвективную ступени, причем последняя содержит перфорированную трубу, заглушенную с одного торца. (Сабуров Э.Н. Циклонные нагревательные устройства с интенсифицированным конвективным теплообменом / Арх. Гос. техн. ун-т. – Архангельск: Сев. –Зап. кн. изд–во, 1995. – 341 с.) – прототип.
Недостатком данного рекуперативно–горелочного блока является его низкая тепловая эффективность потому, что интенсивность теплоотдачи от теплопередающей цилиндрической стенки дымового канала к воздуху, движущемуся по внутреннему прямому воздушному каналу, значительно снижается по направлению его течения от генератора закрутки в сторону входного отверстия дымового канала. Кроме того, наблюдается низкая интенсивность подогрева воздуха в обратном канале, так как воздух в нем, двигающийся в осевом направлении, нагревается только от цилиндрической перегородки, разделяющей воздушные кольцевые каналы, температура которой значительно ниже, чем температура теплопередающей цилиндрической стенки дымового канала.
Задача изобретения – повышение тепловой эффективности рекуперативно–горелочного блока.
Для достижения этого в рекуперативно–горелочном блоке, имеющем горелку и рекуператор, с узлом, подводящим в рекуператор воздух, содержащим генератор закрутки с тангенциальным патрубком подачи воздуха, прямого и обратного кольцевых воздушных каналов, последовательно подключенных к генератору закрутки и разделенных перегородкой, при этом обратный канал подключен к воздушному коллектору, соединенному с горелкой, дымовой канал, расположенный соосно с кольцевыми воздушными каналами, и теплопередающую стенку, последняя расположена между дымовым и обратным воздушным каналами, прямой и обратный каналы соединяются через завихритель, а разделяющая их перегородка, выполнена в виде усеченного конуса, расширяющегося в направлении входного отверстия дымового канала.
На фиг. 1 изображен рекуперативно–горелочного блок, продольный разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг.1; на фиг. 4 показаны графики изменения относительного коэффициента теплоотдачи по длине в направлениях движения воздушного потока с обеих сторон разделяющей воздушные каналы перегородки.
Рекуперативно–горелочный блок включает горелку 1 и рекуператор 2, с узлом подвода воздуха в рекуператор, содержащий генератор 3 закрутки потока с патрубком 4 подачи воздуха, расположенным тангенциально по отношению к внутренней поверхности генератора 3 закрутки потока, к которому последовательно подключены прямой 5 и обратный 6 кольцевые воздушные каналы, разделенные перегородкой 7, причем обратный канал 6 подключен с противоположной стороны к воздушному коллектору 8, соединенному с горелкой 1, а дымовой канал, расположенный соосно с кольцевыми воздушными каналами 5 и 6, имеет теплопередающую цилиндрическую стенку 9, радиационную 10 и конвективную 11 ступени, при этом последняя содержит заглушенную с заднего торца перфорированную трубу 12, кроме этого теплопередающая цилиндрическая стенка 9 дымового канала, расположена между дымовым и обратным 6 воздушным каналом, прямой 5 и обратный 6 воздушные каналы соединяются через завихритель 13, а разделяющая их перегородка 7, выполнена в виде усеченного конуса, расширяющегося в направлении входного отверстия дымового канала 14.
На фиг. 4 используются обозначения: линия 15 - для прямого канала, линия 16 - для обратного канала, а также по длине теплопередающей цилиндрической стенки - линия 17;
αк – коэффициент теплоотдачи для случая исполнения разделяющей воздушные каналы перегородки в виде расширяющегося усеченного конуса; αц – коэффициент теплоотдачи для случая исполнения разделяющей воздушные каналы перегородки, как в прототипе, в виде цилиндра; z – продольная координата, отсчитываемая от начала кольцевых воздушных каналов по направлению движения воздушных потоков; d1 и d2 – внутренний и наружный диаметры кольцевых воздушных каналов в сечениях подключения прямого канала к генератору закрутки, а обратного – к завихрителю. При этом по длине прямого и обратного кольцевых воздушных каналов по ходу движения потока происходит уменьшение площади их поперечного сечения в два раза.
Рекуперативно–горелочный блок работает следующим образом.
Воздух, подводящийся к рекуператору через патрубок 4 тангенциально внутренней поверхности генератора закрутки 3, закручивается, проходит прямой воздушный кольцевой канал 5 и нагревается от его внутренней поверхности – разделяющей воздушные каналы перегородки 7. После чего воздух поворачивается на 1800, закручивается в завихрителе 13 и через обратный кольцевой канал 6 и воздушный коллектор 8 направляется в горелку 1. При этом воздух в канале 6 нагревается от теплопередающей цилиндрической стенки 9 и перегородки 7. Через входное отверстие 14 отработанные продукты сгорания с высокой температурой поступают сначала в радиационную ступень 10 дымового канала, а затем с более низкой температурой в конвективную ступень 11. В радиационной ступени 10 дымовые газы передают теплоту теплопередающей цилиндрической стенке 9 преимущественно за счет излучения, а в конвективной ступени 11 – конвекцией за счет струйного истечения дымовых газов из перфорированной трубы 12 на теплопередающую цилиндрическую стенку 9. Теплопередающая стенка передает часть полученной от дымовых газов теплоты излучением перегородке 7, разделяющей воздушные каналы, и нагревает ее.
В соответствии с представленными на фиг.4 графиками, при выполнении перегородки, разделяющей воздушные кольцевые каналы, в виде расширяющегося в направлении входного отверстия дымового канала усеченного конуса, коэффициенты теплоотдачи увеличиваются на внешней поверхности перегородки в направлении движения воздушного потока, по сравнению с прототипом, из-за возрастания скорости и турбулентности закрученного воздушного потока, а на внутренней поверхности перегородки и на теплопередающей цилиндрической стенке дымового канала еще и за счет закрутки воздушного потока с помощью завихрителя. При этом вблизи выходного сечения прямого канала увеличение теплоотдачи на внешней поверхности разделяющей перегородки составляет примерно 98 % (линия 15), в обратном канале на внутренней поверхности перегородки интенсификация теплоотдачи составляет 220 % (линия 16), а на стенке дымового канала примерно 140 % (линия 17).
Представленные результаты получены авторами при численном моделировании аэродинамики и теплоотдачи на поверхностях кольцевого канала (Yu. L. Leukhin, E. V. Pankratov and S. V. Karpov. Investigation into aerodynamic and heat transfer of annular channel with inner and outer surface of the shape truncated cone and swirling fluid flow. / IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series 891 (2017) 012143), причем для прототипа расчеты протестированы на опытных данных и хорошо с ними согласуются (Леухин Ю.Л., Сабуров Э.Н. Исследование аэродинамики и теплоотдачи в кольцевых каналах циклонных рекуператоров. Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии. №1(12), 2013. – С. 123-129).
При расположении обратного воздушного канала между прямым воздушным и дымовым каналами, воздух, подаваемый в горелочно-рекуперативный блок, нагревается сначала в прямом канале от разделяющей перегородки, а затем в обратном от разделяющейся перегородки и более горячей теплопередающей цилиндрической стенки. Закрутка воздушного потока в обратном кольцевом канале с помощью завихрителя позволяет значительно интенсифицировать теплоотдачу на обеих его поверхностях. Выполнение перегородки, разделяющей воздушные кольцевые каналы, в виде расширяющегося в направлении входного отверстия дымового канала усеченного конуса, интенсифицирует теплоотдачу на ее поверхностях, а также на теплопередающей цилиндрической стенке дымового канала. Все перечисленные мероприятия обеспечат более высокую конечную температуру нагреваемого воздуха и приведут к повышению тепловой эффективности предлагаемого устройства.
Claims (2)
-
- Рекуперативно-горелочный блок, содержащий горелку и рекуператор с узлом подвода воздуха, включающий генератор закрутки потока с тангенциальным патрубком подачи воздуха, прямой и обратный кольцевые воздушные каналы, последовательно подключенные к генератору закрутки потока и разделенные перегородкой, воздушный коллектор, соединенный с горелкой и обратным кольцевым каналом, дымовой канал, расположенный соосно с кольцевыми воздушными каналами, и цилиндрическую теплопередающую стенку, отличающийся тем, что цилиндрическая теплопередающая стенка расположена между дымовым и обратным воздушным каналами, прямой и обратный каналы соединяются через завихритель, а разделяющая их перегородка выполнена в виде усеченного конуса, расширяющегося в направлении входного отверстия дымового канала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018125464A RU2682214C1 (ru) | 2018-07-11 | 2018-07-11 | Рекуперативно-горелочный блок |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018125464A RU2682214C1 (ru) | 2018-07-11 | 2018-07-11 | Рекуперативно-горелочный блок |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2682214C1 true RU2682214C1 (ru) | 2019-03-15 |
Family
ID=65805945
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018125464A RU2682214C1 (ru) | 2018-07-11 | 2018-07-11 | Рекуперативно-горелочный блок |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2682214C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2756713C1 (ru) * | 2021-03-15 | 2021-10-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова» | Рекуперативно-горелочный блок |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1043426A1 (ru) * | 1982-05-06 | 1983-09-23 | Московский Трижды Ордена Ленина,Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Автомобильный Завод Им.И.А.Лихачева | Теплообменный элемент рекуператора |
US4408983A (en) * | 1980-08-29 | 1983-10-11 | British Gas Corporation | Recuperative burners |
US4445842A (en) * | 1981-11-05 | 1984-05-01 | Thermal Systems Engineering, Inc. | Recuperative burner with exhaust gas recirculation means |
SU1437618A2 (ru) * | 1987-02-24 | 1988-11-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Использования Газа В Народном Хозяйстве,Подземного Хранения Нефти,Нефтепродуктов И Сжиженных Газов | Горелка |
SU1765625A1 (ru) * | 1989-10-31 | 1992-09-30 | Ленинградский инженерно-строительный институт | Рекуперативно-горелочный блок |
-
2018
- 2018-07-11 RU RU2018125464A patent/RU2682214C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4408983A (en) * | 1980-08-29 | 1983-10-11 | British Gas Corporation | Recuperative burners |
US4445842A (en) * | 1981-11-05 | 1984-05-01 | Thermal Systems Engineering, Inc. | Recuperative burner with exhaust gas recirculation means |
SU1043426A1 (ru) * | 1982-05-06 | 1983-09-23 | Московский Трижды Ордена Ленина,Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Автомобильный Завод Им.И.А.Лихачева | Теплообменный элемент рекуператора |
SU1437618A2 (ru) * | 1987-02-24 | 1988-11-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Использования Газа В Народном Хозяйстве,Подземного Хранения Нефти,Нефтепродуктов И Сжиженных Газов | Горелка |
SU1765625A1 (ru) * | 1989-10-31 | 1992-09-30 | Ленинградский инженерно-строительный институт | Рекуперативно-горелочный блок |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2756713C1 (ru) * | 2021-03-15 | 2021-10-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова» | Рекуперативно-горелочный блок |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2647369A (en) | Combustion chamber for fluid fuel burning in an air stream of high velocity | |
CN206398760U (zh) | 一种旋转爆震发动机的微通道冷却装置 | |
CN108106008B (zh) | 一种多级加热型导热油锅炉及其方法 | |
RU2682214C1 (ru) | Рекуперативно-горелочный блок | |
US2621635A (en) | Steam generator | |
CN108088078B (zh) | 一种卧式导热油加热炉及其方法 | |
US20110073048A1 (en) | Pressure gain combustion heat generator | |
CN111121022B (zh) | 一种基于热管换热的低氮燃气燃烧器 | |
CN206330292U (zh) | 燃气加热导热油炉 | |
RU2682202C1 (ru) | Рекуперативно-горелочный блок | |
US2544600A (en) | Multiple tube gas heating furnace | |
CN209180946U (zh) | 一种应用在辐射管的火焰内管及其辐射管 | |
RU159497U1 (ru) | Воздухонагреватель газовый | |
RU2756713C1 (ru) | Рекуперативно-горелочный блок | |
RU2378573C1 (ru) | Рекуперативная горелка для газообразного топлива | |
RU118400U1 (ru) | Блок утилизатор-рекуператор попутного нефтяного газа | |
RU2600194C1 (ru) | Подогреватель жидких и газообразных сред | |
CN209355248U (zh) | 一种应用在辐射管的独立制式火焰内管 | |
CN109404913A (zh) | 一种应用在辐射管的火焰内管及其辐射管 | |
RU2586642C1 (ru) | Дымовая труба для печи | |
RU2467260C2 (ru) | Технологический нагреватель | |
CN204513352U (zh) | 一种高效率过热器 | |
RU2760607C1 (ru) | Энергоэффективное микрофакельное горелочное устройство | |
RU2624676C1 (ru) | Рекуперативная горелка | |
CN211399777U (zh) | 一种带集成换热器的高速烧嘴 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200712 |