RU2697692C2 - Противоточный рекуператор для высокоэффективного теплообмена - Google Patents
Противоточный рекуператор для высокоэффективного теплообмена Download PDFInfo
- Publication number
- RU2697692C2 RU2697692C2 RU2015150541A RU2015150541A RU2697692C2 RU 2697692 C2 RU2697692 C2 RU 2697692C2 RU 2015150541 A RU2015150541 A RU 2015150541A RU 2015150541 A RU2015150541 A RU 2015150541A RU 2697692 C2 RU2697692 C2 RU 2697692C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- pipes
- heat exchange
- pipe
- recuperator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
- F28D7/103—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of more than two coaxial conduits or modules of more than two coaxial conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в рекуперативных теплообменных аппаратах. В противоточном рекуператоре для высокоэффективного теплообмена, состоящем из внутренней(-их) и внешней труб произвольной формы сечения, находящихся одна(-и) в другой, а также подводящих и отводящих коллекторов к ним для горячего и холодного теплоносителей, трубы состоят из теплопроводящих трубных отрезков и расположенных между ними теплоизолирующих прокладок, препятствующих распространению тепла вдоль труб, причем его внешняя труба либо дополнительно теплоизолирована снаружи, либо полностью выполнена из теплоизолирующего материала. Технический результат – повышение эффективности теплопередачи. 3 ил.
Description
Противоточный рекуператор для высокоэффективного теплообмена. Областью преимущественного применения данного теплообменного аппарата по типу «труба(-ы) в трубе» является теплотехника, тепловые двигатели и т.п.
Из уровня техники известны рекуперативные теплообменные аппараты (ТОА) такого же типа в которых, движущиеся в противоположных направлениях вдоль друг друга, горячий (Г.Т.) и холодный (Х.Т.) теплоносители разделены между собой теплопроводящей поверхностью, и отличительно характеризуются: температурой Х.Т. на выходе выше температуры на выходе Г.Т., меньшей площадью теплообменника и более высоким температурным напором, чем при прямоточной схеме (- прототип). См. «Теплотехника», 2012 г., Москва, Изд. ц. «Академия»
Задача, решаемая предлагаемым изобретением - это создание более высокоэффективной теплопередачи от Г.Т. к Х.Т.
Техническим результатом является получение температуры Х.Т. в выходном коллекторе приближающейся к температуре Г.Т. во входном коллекторе, и наоборот для температуры Г.Т. в выходном коллекторе, приближающейся к температуре Х.Т. во входном, с любым, наперед заданным, приближением (точностью) - одновременно (при необходимом соотношении масс Г.Т. и Х.Т., находящихся в тепловом контакте). Технический результат достигается тем, что в противоточном рекуператоре для высокоэффективного теплообмена, состоящем из внутренней(-их) и внешней труб произвольной формы сечения, находящихся одна(-и) в другой, а также подводящих и отводящих коллекторов к ним для горячего и холодного теплоносителей, трубы состоят из теплопроводящих трубных отрезков и расположенных между ними теплоизолирующих прокладок, препятствующих распространению тепла вдоль труб, причем его внешняя труба либо дополнительно теплоизолирована снаружи, либо полностью выполнена из теплоизолирующего материала.
На чертежах изображены: Фиг. 1 - труба в трубе, Фиг. 2 - теплоизолирующая прокладка, Фиг. 3 - Трубы в трубе.
Рекуператор представляет собой теплообменник, состоящий из внутренней(-их) 1 и внешней 2 труб, находящихся одна(-и) в другой, а так же подводящих и отводящих коллекторов к ним, для противоположно движущихся горячего и холодного теплоносителей.
Труба в данном контексте есть понятие условное: в поперечном ее сечении может быть любая замкнутая кривая, которая может меняться вдоль трубы - как по форме, так и по величине охватываемой площади. Очевидно, что трубы должны быть одинаковой длины, и каждая из них на одном из своих концов соединена: либо с входным, либо с выходным коллектором, в зависимости от того, пропускником какого теплоносителя она является - и наоборот на другом конце. Необходимо различать внутреннюю(-ие) 1 и внешнюю 2 трубы рекуператора. Внутренняя труба разделяет между собой противоточные Х.Т. и Г.Т. Внешняя же труба (либо ее части, сами по себе) разделяет (-ют) какой либо теплоноситель (Х.Т. или Г.Т.) и окружающую среду. Причиной, препятствующей прототипу достигать заявленный технический результат, является хорошая теплопроводность труб вдоль движения теплоносителей - при ее безусловной необходимости в поперечном (кроме внешней трубы) направлении, так как это противодействует созданию и поддержанию градиента температур на концах труб. Поэтому отличительными признаками для заявляемого изобретения является то, что трубы рекуператора от входного до выходного коллектора разделены на части (отрезки, в общем случае, поперечного отреза от прототипных монотруб) с теплоизолирующими прокладками 3 между ними, препятствующих распространению тепла по составу (металлу) труб по их длине, и способных на основе отрезков и прокладок формировать теплообменные камеры, обладающих любой степенью тепловой обособленности друг от друга, а так же то что внешняя труба дополнительно теплоизолируется снаружи, либо полностью выполняется из теплоизолирующего материала. При установившемся процессе теплопередачи, каждый отрезок трубы будет обладать своей постоянной (средней) температурой, отличающейся от температуры соседнего. Необходимым условием получения техрезультата будет то, что соотношение масс теплоносителей, одновременно проходящих через рекуператор должно быть обратно пропорционально соотношению их теплоемкостей. Регулируя соотношение теплопередающей поверхности к объему теплоносителя, время его контакта с ней, его скорость, величину и количество отрезков и размер проходов 4 в прокладках, достигаем необходимой полноты теплопередачи, которая в конечном счете определяется количеством отрезков. Передающаяся от Г.Т. к Х.Т. энергия стремится с ростом количества отрезков к превышающей Uпр=Uг.т.-Uх.т.=m1(2)*C1(2)*(T2-T1), где m1(2) - массы теплоносителей проходящих через рекуператор за один и тот же промежуток времени, C1(2) - их теплоемкости, Т1 и Т2 - температуры Х.Т. и Г.Т. на входе, m1*C1=m2*C2 - необходимое условие.
Создавая проходы 4 необходимых размеров в перпендикулярно расположенных теплоизолирующих прокладках и формируя тем самым череду, последовательно располагающихся и равного объема, теплообменных камер, состоящих из двух подобъемов для теплоносителей - создаем процесс теплообмена со ступенчатым (либо плавным), от камеры к камере, уменьшением температуры для Г.Т. и ее увеличением для Х.Т., при их дискретно-импульсном (либо плавном) движении. При импульсном движении в проходах необходимо устанавливать «обратные» клапана из теплоизолирующего материала. Применяя несколько, параллельно работающих в импульсном режиме и со сдвигом в фазе, рекуператоров, несложно добиться непрерывности (плавности) движения теплоносителей в более общих, подводящем и отводящем, руслах. При непрерывном режиме работы рекуператора роль теплозапирающего клапана между камерами будет играть теплоноситель в проходах, скорость которого должна быть больше, скорости существенного значимого распространения тепла в нем (скорости в проходах и камерах соотносятся обратно пропорционально площадям их сечений). Очевидно (и согласно закона Фурье), с уменьшением разницы температур между Г.Т. и Х.Т. в выходном и входном коллекторах будет возрастать время выравнивания температур теплоносителей в камерах, т.е. в них необходимо увеличивать теплообменную поверхность. Согласно расчетам разница температур между участками (отрезками) равна (Т2-Т1)/(n+1), где n - их количество во внутренней трубе. Передающаяся энергия равна Uп.р.*n/(n+1). При n=99 передается 99%, а при n=999-99,9% всей превышающей (Uг.т. - Uг.т.) тепловой энергии от Г.Т. к Х.Т. и т.д.
Claims (1)
- Противоточный рекуператор для высокоэффективного теплообмена, состоящий из внутренней(-их) и внешней труб произвольной формы сечения, находящихся одна(-и) в другой, а также подводящих и отводящих коллекторов к ним для горячего и холодного теплоносителей, отличающийся тем, что его трубы состоят из теплопроводящих трубных отрезков и расположенных между ними теплоизолирующих прокладок, препятствующих распространению тепла вдоль труб, причем его внешняя труба либо дополнительно теплоизолирована снаружи, либо полностью выполнена из теплоизолирующего материала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015150541A RU2697692C2 (ru) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | Противоточный рекуператор для высокоэффективного теплообмена |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015150541A RU2697692C2 (ru) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | Противоточный рекуператор для высокоэффективного теплообмена |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015150541A RU2015150541A (ru) | 2017-05-31 |
RU2015150541A3 RU2015150541A3 (ru) | 2019-06-10 |
RU2697692C2 true RU2697692C2 (ru) | 2019-08-16 |
Family
ID=59031662
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015150541A RU2697692C2 (ru) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | Противоточный рекуператор для высокоэффективного теплообмена |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2697692C2 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU919461A1 (ru) * | 1979-06-07 | 1984-11-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Технического Углерода | Трубчатый рекуператор |
RU22703U1 (ru) * | 2001-09-28 | 2002-04-20 | Корняков Анатолий Михайлович | Теплообменник типа труба в трубе |
RU52851U1 (ru) * | 2005-11-17 | 2006-04-27 | ОАО "Ярославский технический углерод" | Система подогрева воздуха для производства сажи |
FR2953918B1 (fr) * | 2009-12-15 | 2012-02-10 | Brunet | Echangeur thermique |
WO2015104634A1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-07-16 | Intergas Heating Assets B.V. | Heat exchanger, method for forming thereof and use thereof |
-
2015
- 2015-11-25 RU RU2015150541A patent/RU2697692C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU919461A1 (ru) * | 1979-06-07 | 1984-11-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Технического Углерода | Трубчатый рекуператор |
RU22703U1 (ru) * | 2001-09-28 | 2002-04-20 | Корняков Анатолий Михайлович | Теплообменник типа труба в трубе |
RU52851U1 (ru) * | 2005-11-17 | 2006-04-27 | ОАО "Ярославский технический углерод" | Система подогрева воздуха для производства сажи |
FR2953918B1 (fr) * | 2009-12-15 | 2012-02-10 | Brunet | Echangeur thermique |
WO2015104634A1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-07-16 | Intergas Heating Assets B.V. | Heat exchanger, method for forming thereof and use thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015150541A (ru) | 2017-05-31 |
RU2015150541A3 (ru) | 2019-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tran et al. | Effects of tube shapes on the performance of recuperative and regenerative heat exchangers | |
WO2018009259A3 (en) | Gas turbine engine having a surface cooler with ogv oriented fin angles | |
RU2663370C1 (ru) | Теплообменник | |
PL425098A1 (pl) | Urządzenie do wytwarzania i magazynowania lodu | |
CN203489539U (zh) | 热交换器 | |
RU2697692C2 (ru) | Противоточный рекуператор для высокоэффективного теплообмена | |
Taghilou et al. | Optimization of double pipe fin-pin heat exchanger using entropy generation minimization | |
Deng-Fang et al. | Entropy generation analysis of parallel and counter-flow three-fluid heat exchangers with three thermal communications | |
Gavlas et al. | Mathematical simulation of heat exchanger working conditions | |
RU154646U1 (ru) | Микроканальный пластинчатый теплообменник | |
Farres-Antunez et al. | Optimization of heat exchangers operating with real fluids for thermo-mechanical energy storage | |
Jain et al. | Flow mal-distribution study in cryogenic counter-flow plate fin heat exchangers | |
CN207280263U (zh) | 一种基于温差对冲的冷板换热器 | |
CN206944778U (zh) | 一种微通道换热器结构 | |
CN205642083U (zh) | 一种四管单通道组换热器 | |
RU121910U1 (ru) | Термоэлектрическое устройство нагрева-охлаждения жидкости | |
RU2581583C1 (ru) | Пластинчатый теплоутилизатор | |
Mohan et al. | Experimental investigation of heat transfer study on plate fin heat exchangers with wavy fins | |
CN107687779A (zh) | 一种基于温差对冲的冷板换热器及换热方法 | |
RU2319842C2 (ru) | Система охлаждения лопатки газовой турбины | |
RU2716640C1 (ru) | Силиконовые уплотнения высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника | |
CN210036008U (zh) | 一种提高冷、热端换热效率的水冷散热装置 | |
RU2716639C1 (ru) | Высокотемпературный вращающийся дисковый теплообменник | |
RU2770973C1 (ru) | Теплообменник | |
Asadi et al. | Analysis of heat transfer arising radiation in circular finned-tube heat exchanger |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190811 |