RU2716639C1 - High-temperature rotary disc heat exchanger - Google Patents

High-temperature rotary disc heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
RU2716639C1
RU2716639C1 RU2019121032A RU2019121032A RU2716639C1 RU 2716639 C1 RU2716639 C1 RU 2716639C1 RU 2019121032 A RU2019121032 A RU 2019121032A RU 2019121032 A RU2019121032 A RU 2019121032A RU 2716639 C1 RU2716639 C1 RU 2716639C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchanger
gas
disks
air
frame
Prior art date
Application number
RU2019121032A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Вениаминович Костюков
Гиви Гурамович Надарейшвили
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ")
Priority to RU2019121032A priority Critical patent/RU2716639C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2716639C1 publication Critical patent/RU2716639C1/en

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
    • F28D19/00—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium
    • F28D19/04—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier
    • F28D19/047—Sealing means

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

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: application area of high-temperature rotary disk heat exchanger: heat power engineering, mainly for gas turbine plants, for example microturbines, mainly in hybrid power plant for generation of electric current. In the rotary disk heat exchanger, to prevent heat deformations of the heat exchanger frame, the heat exchange cells of the frame are made in the form of separate cups with external hexagonal surfaces and with internal channels and installed between end discs, with at least one point of rigid attachment on each disc. Gap between cups is selected from condition of possibility of their free expansion at maximum operating temperature, and discs are made of materials having different coefficients of temperature expansion, wherein the ratio of linear expansion coefficients is inversely proportional to the ratio of average operating temperature gains. Radial and circumferential seals of rotor on housing are labyrinth.
EFFECT: reduced possibility of air and gas leaks between air and gas circuits at their counterflow movement and elimination of their negative effect on the thermal condition of the frame.
1 cl, 3 dwg

Description

Область применения: теплоэнергетическое машиностроение, преимущественно, для газотурбинных установок, например, микротурбин, преимущественно в составе гибридной силовой установки для генерирования электрического тока. Сущность изобретения: предложен способ работы вращающегося теплообменника и его конструкции для предотвращения тепловых деформаций каркаса вращающегося дискового теплообменника путем изготовления ячеистой структуры каркаса теплообменника, где ячейки выполнены в виде отдельных стаканов, а диски теплообменника - из материалов, имеющих разные коэффициенты температурного расширения.Scope: thermal power engineering, mainly for gas turbine plants, for example, microturbines, mainly as part of a hybrid power plant for generating electric current. The inventive method of operation of a rotating heat exchanger and its design to prevent thermal deformation of the frame of the rotating disk heat exchanger by manufacturing a cellular structure of the frame of the heat exchanger, where the cells are made in the form of separate glasses, and the heat exchanger disks from materials having different coefficients of thermal expansion.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый теплообменник, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый теплообменник выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе, (см. патент РФ №2005960, заявитель Производственное объединение «ГАЗ» (Горьковский автомобильный завод), Конвенционный приоритет 26.05.1992 RU 92 5055034.Known high-temperature rotating disk heat exchanger containing a housing with inlet and outlet air nozzles and with inlet and outlet gas nozzles and a rotor installed therein, comprising a frame consisting of cold and hot end disks and heat exchanger cells installed in the heat exchanger housing with rotation and alternating communication through its heat-exchange cells in countercurrent flow, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas pipes, and the disk heat exchange The ennik is configured to communicate in countercurrent, respectively, from the side of the hot disk with the gas inlet and outlet air pipe, and from the side of the cold disk with the gas outlet and air inlet pipe, the gas and air pipes of the housing communicating with each other through the respective disks and heat exchange channels cells and are separated by hot and cold disks by radial and circumferential seals placed on the housing (see RF patent No. 20055960, applicant GAZ Production Association (Gorky Automobile Plant), Convention priority 26.05.1992 RU 92 5055034.

Основным недостатком известной конструкции теплообменника для предотвращения деформации высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника при его работе заключается в использовании каркаса с разной жесткостью и теплоемкостью, при этом авторы утверждают, что это должно привести к сближению температур холодного и горячего торцовых дисков. Это утверждение спорное, так как ступенчатая конструкция корпуса и коническая форма теплопередающих элементов не может гарантировать необходимый для выравнивания температур теплообмен от газа к воздуху через промежуточный твердый теплоноситель каркаса теплопередающих элементов, потому что его теплоемкость и интенсивность передачи не может гарантировать охлаждение газа и подогрев воздуха до одинаковой или близкой по значению температуры, потому что при этом падает разность температур между газом, воздухом и промежуточным твердым теплоносителем и эффективность выравнивания их температур на торцевых дисках во времени быстро динамически снижается и соответственно изменения формы каркаса и придания ему за счет тепловых деформаций грибообразной формы избежать невозможно.The main disadvantage of the known design of the heat exchanger to prevent deformation of a high-temperature rotating disk heat exchanger during its operation is the use of a frame with different stiffness and heat capacity, while the authors argue that this should lead to a convergence of temperatures of cold and hot end disks. This statement is controversial, since the stepped design of the casing and the conical shape of the heat transfer elements cannot guarantee the heat transfer from gas to air through the intermediate solid heat carrier of the frame of the heat transfer elements necessary for temperature equalization, because its heat capacity and transmission intensity cannot guarantee gas cooling and heating of the air to the same or close in temperature value, because in this case the temperature difference between the gas, air and intermediate solid t plonositelem and efficacy of their temperature equalization on the end disk in time quickly and dynamically reduced accordingly change the frame shape and giving it due to thermal deformation mushroom shape can not be avoided.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый теплообменник, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый теплообменник выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе, (см. авторское свидетельство СССР №1345015, авторы Л.Я. Еременко и В.И. Гришин, опубл. 15.10.87).Known high-temperature rotating disk heat exchanger containing a housing with inlet and outlet air nozzles and with inlet and outlet gas nozzles and a rotor installed therein, comprising a frame consisting of cold and hot end disks and heat exchanger cells installed in the heat exchanger housing with rotation and alternating communication through its heat-exchange cells in countercurrent flow, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas pipes, and the disk heat exchange The ennik is configured to communicate in countercurrent, respectively, from the side of the hot disk with the gas inlet and outlet air pipe, and from the side of the cold disk with the gas outlet and air inlet pipe, the gas and air pipes of the housing communicating with each other through the respective disks and heat exchange channels cells and are separated by hot and cold disks by radial and circumferential seals placed on the housing (see USSR copyright certificate No. 1345015, authors L.Ya. Eremenko and V.I. Grishin, publ. 10/15/87).

Основным недостатком известной конструкции теплообменника для компенсации деформации высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника при его работе заключается в создании возможности адаптации разделительных рабочих уплотнений к грибообразной форме каркаса вращающегося дискового регенератора радиальных уплотнений разделителя потоков газа и воздуха, что является мало эффективным даже при попытке автоматической адаптации из-за износа уплотнений и грибообразно деформированной в рабочем состоянии поверхности горячего и холодного дисков.The main disadvantage of the known design of the heat exchanger to compensate for the deformation of a high-temperature rotating disk heat exchanger during its operation is the possibility of adapting the separating working seals to the mushroom-shaped frame of the rotating disk regenerator of radial seals of the gas and air flow separator, which is not very effective even when trying to automatically adapt due to wear of seals and mushroom-shaped working surface of hot and cold drives.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый теплообменник, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый теплообменник выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе, (см. авторское свидетельство СССР №580410, авторы изобретения В.И. Гришин, В.С. Назаренко, Т.С. Добряков, С.Я. Михайлов и Е.И. Носков, опубл. 03.11.77).Known high-temperature rotating disk heat exchanger containing a housing with inlet and outlet air nozzles and with inlet and outlet gas nozzles and a rotor installed therein, comprising a frame consisting of cold and hot end disks and heat exchanger cells installed in the heat exchanger housing with rotation and alternating communication through its heat-exchange cells in countercurrent flow, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas pipes, and the disk heat exchange The ennik is configured to communicate in countercurrent, respectively, from the side of the hot disk with the gas inlet and outlet air pipe, and from the side of the cold disk with the gas outlet and air inlet pipe, the gas and air pipes of the housing communicating with each other through the respective disks and heat exchange channels cells and are separated by hot and cold disks by radial and circumferential seals placed on the housing (see USSR copyright certificate No. 580410, inventors V.I. Grishin, V.S. Nazarenko, T.S. Dobryakov, S.Ya. Mikhailov and E.I. Socks, publ. 11/3/07).

Основным недостатком известной конструкции теплообменника для компенсации деформации высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника при его работе заключается в создании возможности адаптации разделительных рабочих уплотнений к грибообразной форме каркаса вращающегося дискового регенератора для боковых уплотнений разделителя потоков газа и воздуха, что является мало эффективным из-за быстрого износа уплотнений и боковой поверхности каркаса, горячего и холодного дисков в их рабочем деформированном состоянии.The main disadvantage of the known design of the heat exchanger to compensate for the deformation of a high-temperature rotating disk heat exchanger during its operation is the possibility of adapting the separating working seals to the mushroom shape of the frame of the rotating disk regenerator for side seals of the gas and air flow separator, which is not very effective due to the rapid wear of the seals and side surface of the frame, hot and cold disks in their working deformed state.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый теплообменник, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый теплообменник выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе, (см. авторское свидетельство СССР №208162, заявитель Подольский машиностроительный завод им. Серго Орджоникидзе, опубл. 29.12.67).Known high-temperature rotating disk heat exchanger containing a housing with inlet and outlet air nozzles and with inlet and outlet gas nozzles and a rotor installed therein, comprising a frame consisting of cold and hot end disks and heat exchanger cells installed in the heat exchanger housing with rotation and alternating communication through its heat-exchange cells in countercurrent flow, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas pipes, and the disk heat exchange The ennik is configured to communicate in countercurrent, respectively, from the side of the hot disk with the gas inlet and outlet air pipe, and from the side of the cold disk with the gas outlet and air inlet pipe, the gas and air pipes of the housing communicating with each other through the respective disks and heat exchange channels cells and are separated by hot and cold disks by radial and circumferential seals placed on the housing (see USSR author's certificate No. 208162, applicant Podolsky Machine-Building Plant named after Sergo Ordzhonikidze, publ. 12/29/67).

Основным недостатком известной конструкции теплообменника для компенсации деформации высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника при его работе заключается в создании возможности адаптации к грибообразной форме деформированного под воздействием температур каркаса вращающегося дискового регенератора и адаптивного механизма управления разделительными рабочими радиальными уплотнениями разделителя потоков газа и воздуха, что является мало эффективным из-за постоянного износа уплотнений и поверхности горячего и холодного дисков в деформированном рабочем состоянии вне зависимости от формы теплообменника и уплотнений к нему из-за их термической деформации.The main disadvantage of the known design of the heat exchanger to compensate for the deformation of a high-temperature rotating disk heat exchanger during its operation is the ability to adapt to the mushroom shape of the rotary disk regenerator frame and the adaptive control mechanism of the working radial seals of the gas and air flow separator, which is not very effective of - due to the constant wear of the seals and the surface of the hot and water disks in a deformed working condition, regardless of the shape of the heat exchanger and the seals to it due to their thermal deformation.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый теплообменник, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый теплообменник выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе, (см. патент РФ №RU 2441188, заявитель БАЛКЕ-ДЮРР ГМБХ (DE), опубл. 27.01.2012.).Known high-temperature rotating disk heat exchanger containing a housing with inlet and outlet air nozzles and with inlet and outlet gas nozzles and a rotor installed therein, comprising a frame consisting of cold and hot end disks and heat exchanger cells installed in the heat exchanger housing with rotation and alternating communication through its heat-exchange cells in countercurrent flow, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas pipes, and the disk heat exchange The ennik is configured to communicate in countercurrent, respectively, from the side of the hot disk with the gas inlet and outlet air pipe, and from the side of the cold disk with the gas outlet and air inlet pipe, the gas and air pipes of the housing communicating with each other through the respective disks and heat exchange channels cells and are separated by hot and cold disks by radial and circumferential seals placed on the housing (see RF patent No.RU 2441188, applicant BALKE-DURR GMBH (DE), publ. 01/27/2012.).

Основным недостатком известной конструкции теплообменника и компенсации его грибообразной деформации при работе высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника при его работе заключается в сложной последовательности действий и сложном механизме управления ими при попытке создания бесконтактного уплотнения и поддержания оптимального зазора в уплотнении при помощи управляемых по температуре сложных стержневых механизмов, расположенных по всем поверхностям уплотнений.The main disadvantage of the known design of the heat exchanger and compensation of its mushroom deformation during operation of the high-temperature rotating disk heat exchanger during its operation is a complex sequence of actions and a complex mechanism for controlling them when trying to create a non-contact seal and maintain an optimal clearance in the seal using temperature-controlled complex rod mechanisms located on all seal surfaces.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый теплообменник, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый теплообменник выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе, (см. авторское свидетельство на изобретение СССР №SU 613193 А1, авторы Маркман Яков Абрамович, Геращенко Борис Авксентьевич, Бородянский Моисей Евсеевич, Ушаков Иван Кириллович, Вайнштейн Леонид Петрович, опубл. 27.10.2011.)Known high-temperature rotating disk heat exchanger containing a housing with inlet and outlet air nozzles and with inlet and outlet gas nozzles and a rotor installed therein, comprising a frame consisting of cold and hot end disks and heat exchanger cells installed in the heat exchanger housing with rotation and alternating communication through its heat-exchange cells in countercurrent flow, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas pipes, and the disk heat exchange The ennik is configured to communicate in countercurrent, respectively, from the side of the hot disk with the gas inlet and outlet air pipe, and from the side of the cold disk with the gas outlet and air inlet pipe, the gas and air pipes of the housing communicating with each other through the respective disks and heat exchange channels cells and are separated by hot and cold disks by radial and circumferential seals placed on the housing (see USSR copyright certificate No. SU 613193 A1, authors Markman Yakov Abramovich, Gerashchenko Boris Avksentievich, Borodyansky Moisei Evseevich, Ushakov Ivan Kirillovich, Vainshtein Leonid Petrovich, publ. 10/27/2011.)

Основным недостатком известной конструкции теплообменника для компенсации грибообразной деформации высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника и используемого следящего механизма поддержания зазоров в уплотнениях при его работе заключается в сложной последовательности действий при попытке создания почти бесконтактного уплотнения и поддержания оптимального минимального зазора по всей длине уплотнений при помощи управляемых по температуре сложных настраиваемых следящих механизмов, расположенных по всем поверхностям уплотнений, что не позволяет достичь оптимального минимального зазора по всей длине уплотнений из-за постоянного неравномерного износа плит уплотнений в грибообразном деформированном рабочем состоянии каркаса, износу составляющих следящий механизм роликов и кулачков и это соответственно приведет к не контролируемому контакту уплотнений и нарушению работы уплотнений при тепловой деформации ротора.The main disadvantage of the known design of the heat exchanger to compensate for the mushroom-like deformation of a high-temperature rotating disk heat exchanger and the used follow-up mechanism for maintaining gaps in the seals during its operation is a complicated sequence of actions when trying to create an almost non-contact seal and maintaining an optimal minimum clearance along the entire length of the seals using temperature-controlled complex customizable tracking mechanisms located on all surfaces seals, which does not allow to achieve the optimal minimum clearance along the entire length of the seals due to the constant uneven wear of the seal plates in the mushroom-shaped deformed working condition of the frame, wear of the rollers and cams that make up the follower mechanism, and this accordingly will lead to uncontrolled contact of the seals and malfunction of the seals when thermal deformation of the rotor.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый теплообменник, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый теплообменник выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе, (см. патент на изобретение РФ №2432540, заявитель БАЛКЕ-ДЮРР ГМБХ (DE), опубл. 27.10.2011.)Known high-temperature rotating disk heat exchanger containing a housing with inlet and outlet air nozzles and with inlet and outlet gas nozzles and a rotor installed therein, comprising a frame consisting of cold and hot end disks and heat exchanger cells installed in the heat exchanger housing with rotation and alternating communication through its heat-exchange cells in countercurrent flow, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas pipes, and the disk heat exchange The ennik is configured to communicate in countercurrent, respectively, from the side of the hot disk with the gas inlet and outlet air pipe, and from the side of the cold disk with the gas outlet and air inlet pipe, the gas and air pipes of the housing communicating with each other through the respective disks and heat exchange channels cells and are separated by hot and cold disks by radial and circumferential seals placed on the housing (see patent for the invention of the Russian Federation No. 2432540, the applicant BALKE-DURR GMBH (DE), publ. 10/27/2011.)

Основным недостатком известной конструкции теплообменника для компенсации деформации высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника при его работе заключается в сложной последовательности действий при попытке создания бесконтактного уплотнения и поддержания удаляемого расхода перетекающих составляющих воздушного и газового потоков через оптимальный зазор в уплотнении при помощи отсасывания воздуха и/или газа составляющих утечки, в зоне расположенных по всем поверхностям уплотнений, преимущественно в радиальном направлении, позволяющего стабилизировать распределение потоков воздуха и газа и их температур по поверхности каркаса, что должно уменьшить грибообразные деформации.The main disadvantage of the known design of the heat exchanger to compensate for the deformation of a high-temperature rotating disk heat exchanger during its operation is the complicated sequence of actions when trying to create a non-contact seal and maintain a removable flow rate of the flowing components of the air and gas flows through the optimal clearance in the seal by aspirating the air and / or gas of the leak components in the area of seals located on all surfaces, mainly in the radial a systematic way, which allows to stabilize the air flow and distribution of gas and the temperature of the surface of the carcass, which should reduce the mushroom-shaped deformation.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый теплообменник, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый теплообменник выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе, (см. патент на изобретение РФ №RU 2119127 C1, заявитель Аппаратебау Ротемоле Брандт унд Критцлер ГмбХ (DE), опубл. 20.09.1998.)Known high-temperature rotating disk heat exchanger containing a housing with inlet and outlet air nozzles and with inlet and outlet gas nozzles and a rotor installed therein, comprising a frame consisting of cold and hot end disks and heat exchanger cells installed in the heat exchanger housing with rotation and alternating communication through its heat-exchange cells in countercurrent flow, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas pipes, and the disk heat exchange The ennik is configured to communicate in countercurrent, respectively, from the side of the hot disk with the gas inlet and outlet air pipe, and from the side of the cold disk with the gas outlet and air inlet pipe, the gas and air pipes of the housing communicating with each other through the respective disks and heat exchange channels cells and are separated by hot and cold disks by radial and circumferential seals placed on the housing (see Patent for the invention of the Russian Federation No.RU 2119127 C1, Applicantbau Rotemole Brandt und Kritzler GmbH (DE), publ. 09/20/1998.)

Основным недостатком известной конструкции теплообменника для компенсации деформации высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника при его работе заключается в сложной последовательности действий и регулируемых уплотнений при попытке создания бесконтактного уплотнения и поддержания разделения воздушной и газовых полостей через оптимальный зазор в уплотнении при помощи потока разделительного газа, компенсирующего и предотвращающего перетечки воздуха и газа, при этом окружные и радиальные уплотнения образуют поверхности уплотнения, расположенные в общей плоскости и беззазорно переходящие друг в друга в местах стыка и с возможностью автоматического поддержания беззазорного контакта, и подачи запорного газа в зазоры уплотнений, позволяющих по мнению автора стабилизировать распределение температур и постоянство зазоров по поверхности каркаса, что в условиях термической грибообразной деформации каркаса приведет нарушению условий контакта и быстрому износу контактирующих поверхностей уплотнений и каркаса.The main disadvantage of the known design of the heat exchanger to compensate for the deformation of a high-temperature rotating disk heat exchanger during its operation is the complex sequence of actions and adjustable seals when trying to create a non-contact seal and maintain the separation of air and gas cavities through the optimal clearance in the seal using a flow of separation gas that compensates and prevents overflow air and gas, while circumferential and radial seals form a seals located in the common plane and seamlessly turning into each other at the joints and with the possibility of automatically maintaining gap-free contact, and supplying shut-off gas to the seal gaps, which, in the author's opinion, stabilize the temperature distribution and the constancy of the gaps over the frame surface, which under thermal conditions mushroom-like deformation of the frame will violate the contact conditions and the rapid wear of the contact surfaces of the seals and frame.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый теплообменник, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый теплообменник выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе, (см. авторское свидетельство СССР №881517, заявитель Горьковский автомобильный завод (Производственное объединение "ГАЗ"), опубл. 15.11.1981).Known high-temperature rotating disk heat exchanger containing a housing with inlet and outlet air nozzles and with inlet and outlet gas nozzles and a rotor installed therein, comprising a frame consisting of cold and hot end disks and heat exchanger cells installed in the heat exchanger housing with rotation and alternating communication through its heat-exchange cells in countercurrent flow, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas pipes, and the disk heat exchange The ennik is configured to communicate in countercurrent, respectively, from the side of the hot disk with the gas inlet and outlet air pipe, and from the side of the cold disk with the gas outlet and air inlet pipe, the gas and air pipes of the housing communicating with each other through the respective disks and heat exchange channels cells and are separated by hot and cold disks by radial and circumferential seals placed on the housing (see USSR copyright certificate No. 881517, applicant Gorky Automobile Plant (Production Association "GAZ"), publ. 11/15/1981).

Основным недостатком известной конструкции теплообменника для компенсации деформации высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника при его работе заключается в том, что при возникновении термических деформаций (см. Фиг. 1 авторского свидетельства СССР №881517) ротора 6 его грибообразное коробление устраняется строгой фиксацией ротора 6 относительно корпуса 1 с помощью взаимодействия кольца 14 с кольцевой канавкой 13 через антифрикционные накладки 15. Таким образом по мнению заявителя устраняется перекос уплотняемых поверхностей ротора 6, что исключает раскрытие зазоров между этими поверхностями и уплотнениями 9 и 10 и тем самым это уменьшает перетоки теплообменивающихся сред -воздуха и газа. Механическое выравнивание грибообразной формы теплопередающей поверхности каркаса ротора не может быть полностью компенсировано, например, вследствие наличия технологических зазоров в соединениях, что приведет к перекосу и быстрому износу контактирующих поверхностей каркаса теплообменника, его уплотнений и соответственно нарушению работы уплотнений.The main disadvantage of the known design of the heat exchanger to compensate for the deformation of a high-temperature rotating disk heat exchanger during its operation is that in the event of thermal deformations (see Fig. 1 of USSR author's certificate No. 881517) of the rotor 6, its mushroom warping is eliminated by strict fixation of the rotor 6 relative to the housing 1 s using the interaction of the ring 14 with the annular groove 13 through the anti-friction linings 15. Thus, according to the applicant, the skewness of the sealing surfaces is eliminated Tei rotor 6, which eliminates disclosure gaps between the surfaces and the seals 9 and 10, and thereby it reduces teploobmenivayuschihsya flows off-air and gas environments. The mechanical alignment of the mushroom-shaped shape of the heat transfer surface of the rotor frame cannot be fully compensated, for example, due to the presence of technological gaps in the joints, which will lead to distortion and rapid wear of the contacting surfaces of the heat exchanger frame, its seals and, accordingly, malfunction of the seals.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый теплообменник, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый теплообменник выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе, (см. авторское свидетельство СССР №SU 800579 А1, заявитель Горьковский автомобильный завод (Производственное объединение "ГАЗ"), опубл. 30.01.1981)Known high-temperature rotating disk heat exchanger containing a housing with inlet and outlet air nozzles and with inlet and outlet gas nozzles and a rotor installed therein, comprising a frame consisting of cold and hot end disks and heat exchanger cells installed in the heat exchanger housing with rotation and alternating communication through its heat-exchange cells in countercurrent flow, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas pipes, and the disk heat exchange The ennik is configured to communicate in countercurrent, respectively, from the side of the hot disk with the gas inlet and outlet air pipe, and from the side of the cold disk with the gas outlet and air inlet pipe, the gas and air pipes of the housing communicating with each other through the respective disks and heat exchange channels cells and are separated by hot and cold disks by radial and circumferential seals placed on the housing (see USSR copyright certificate No. SU 800579 A1, applicant Gorky Automobile Plant (Production Association GAZ), publ. 01/30/1981)

По утверждению заявителя выполнение на горячей стороне каркаса поперечных каналов, сообщенных входными отверстиями с воздушным подводящим патрубком, а выходными - с воздушным отводящим патрубком позволяет обеспечить охлаждение торца каркаса на горячей стороне, уменьшить коробление каркаса за счет выравнивания температуры поверхности каркаса и повысить надежность работы регенератора. Но при этом заявитель не учитывает возможность грибообразного коробления всего жесткого каркаса, состоящего из монолитных шестигранных ячеек, в которых установлены теплопередающие элементы в виде конических вставок, которые постоянно поочередно омываются с одной стороны разогреваемым ими холодным воздухом, а с другой - горячими газами, вследствие чего термические грибообразные деформации каркаса под их воздействием не смогут полностью компенсироваться меньшими деформациями охлаждаемого горячего диска. Но это недостаточно для устранения грибообразной формы каркаса и не позволит полностью устранить термическую грибообразную деформацию каркаса теплообменника, потому что неравномерный разогрев жесткого каркаса по длине каждого канала теплообменных ячеек с разной температурой с достижением разных температур на горячем и холодном их концах создаст разные величины радиального расширения жесткого каркаса, что приведет к появлению грибообразной термической деформации жесткого каркаса и приведет к быстрому износу уплотнений и контактирующих с ним поверхностей каркаса. Охлаждение горячего диска лишь частично может уменьшить грибообразность термической деформации жесткого каркаса.According to the applicant, the execution on the hot side of the frame of the transverse channels communicated by the inlet openings with the air inlet pipe and the output holes with the air outlet pipe allows for cooling the end of the frame on the hot side, to reduce warpage of the frame by equalizing the temperature of the surface of the frame and to increase the reliability of the regenerator. But at the same time, the applicant does not take into account the possibility of mushroom warping of the entire rigid frame, consisting of monolithic hexagonal cells, in which heat transfer elements are installed in the form of conical inserts, which are constantly washed alternately on one side with cold air heated by them, and on the other with hot gases, as a result of which thermal mushroom-like deformations of the frame under their influence cannot be fully compensated by smaller deformations of the cooled hot disk. But this is not enough to eliminate the mushroom-shaped frame shape and will not allow completely eliminating the thermal mushroom-shaped deformation of the heat exchanger frame, because uneven heating of the rigid frame along the length of each channel of heat-exchange cells with different temperatures with the achievement of different temperatures at their hot and cold ends will create different values of the radial expansion of the hard the frame, which will lead to the appearance of mushroom-shaped thermal deformation of the rigid frame and will lead to rapid wear of the seals and contact surfaces of the frame with it. Cooling a hot disk can only partially reduce the fungus-like thermal deformation of a rigid frame.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый теплообменник, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый теплообменник выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе, (см. патент РФ №RU 2623133 С1, заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (RU), опубл. 27.01.2012.)Known high-temperature rotating disk heat exchanger containing a housing with inlet and outlet air nozzles and with inlet and outlet gas nozzles and a rotor installed therein, comprising a frame consisting of cold and hot end disks and heat exchanger cells installed in the heat exchanger housing with rotation and alternating communication through its heat-exchange cells in countercurrent flow, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas pipes, and the disk heat exchange The ennik is configured to communicate in countercurrent, respectively, from the side of the hot disk with the gas inlet and outlet air pipe, and from the side of the cold disk with the gas outlet and air inlet pipe, the gas and air pipes of the housing communicating with each other through the respective disks and heat exchange channels cells and are separated by hot and cold disks by radial and circumferential seals placed on the housing (see RF patent №RU 2623133 C1, applicant Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Moscow Polytechnic University" (RU), publ. 01/27/2012.)

По утверждению заявителя выполнение на горячей стороне каркаса и вокруг теплообменных ячеек поперечных охлаждающих каналов, сообщенных входными отверстиями с воздушным подводящим патрубком, а выходными - с воздушным отводящим патрубком позволяет обеспечить охлаждение торца каркаса на горячей стороне и каркаса с теплообменными ячейками, уменьшить коробление каркаса за счет выравнивания температуры поверхности диска и ячеек каркаса и повысить надежность работы регенератора. Но при этом заявитель не учитывает возможность грибообразного коробления всего жесткого каркаса, состоящего из монолитных шестигранных ячеек, в которых установлены теплопередающие элементы в виде вставок, которые постоянно омываются с одной стороны разогреваемым ими холодным воздухом, а с другой - горячими газами и при этом теплообменные ячейки в виде теплопередающих пакетов жестко связаны со стенками каркаса и не имеют тепловой изоляции от охлаждаемых каналов, вследствие чего термические деформации каркаса и его постоянный подогрев от теплообменных ячеек под таким их воздействием не смогут компенсироваться меньшими деформациями охлаждаемого горячего диска и стенок ячеек каркаса, а охлаждение не сможет поддерживать каркас в недеформированном состоянии его цилиндрической формы, так как внешние стенки ячеек каркаса не теплоизолированы от их внутренней части и жестко с ней связаны, по этой причине реальное состояние и деформации каркаса определяются нагревом от тепла теплопередающих пакетов и их механического деформационного воздействия на каркас и деформации каркаса из-за неравномерного радиального распределения температур по несущим конструкциям каркаса.According to the applicant, the execution on the hot side of the frame and around the heat-exchange cells of the transverse cooling channels communicated by the inlet openings with the air inlet pipe and the output holes with the air outlet pipe allows cooling the end of the frame on the hot side and the frame with heat-exchange cells, to reduce warpage of the frame due to leveling the temperature of the surface of the disk and the cells of the frame and increase the reliability of the regenerator. But at the same time, the applicant does not take into account the possibility of mushroom warping of the entire rigid frame, consisting of monolithic hexagonal cells, in which heat-transfer elements are installed in the form of inserts that are constantly washed on the one hand by the cold air heated by them, and on the other, by hot gases and, at the same time, heat-exchange cells in the form of heat transfer packages are rigidly connected to the walls of the frame and do not have thermal insulation from the cooled channels, as a result of which thermal deformations of the frame and its constant heating from heat-exchange cells under such their influence cannot be compensated by smaller deformations of the cooled hot disk and the walls of the cells of the frame, and cooling will not be able to maintain the frame in the undeformed state of its cylindrical shape, since the outer walls of the cells of the frame are not thermally insulated from their inner part and are rigidly connected to it , for this reason, the real state and deformations of the frame are determined by heating from heat of heat transferring packets and their mechanical deformation effect on the frame and deformations of the frame Kasa due to the uneven radial distribution of temperatures on the supporting structures of the frame.

Наиболее близким техническим решением является устройство вращающегося дискового регенератора, по патенту РФ №RU 2623133 С1, который наиболее близок предлагаемому изобретению по решаемой задаче и имеет наибольшее число действий, совпадающих с действиями по предлагаемому изобретению.The closest technical solution is the device of a rotating disk regenerator, according to the patent of the Russian Federation No.RU 2623133 C1, which is closest to the invention according to the problem being solved and has the greatest number of actions coinciding with the actions according to the invention.

Технической задачей предполагаемого изобретения является повышения работоспособности высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника путем предотвращения деформации его цилиндрической формы под воздействием постоянно действующего и изменяющегося поля температур, воздействующего на вращающийся дисковый теплообменник, путем сохранения цилиндрической формы каркаса высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника и устранения возможности деформирующего воздействия на каркас неравномерно нагретых теплообменных ячеек.The technical task of the proposed invention is to improve the health of a high-temperature rotating disk heat exchanger by preventing deformation of its cylindrical shape under the influence of a constantly acting and changing temperature field acting on a rotating disk heat exchanger, by maintaining the cylindrical shape of the frame of a high-temperature rotating disk heat exchanger and eliminating the possibility of a deforming effect on the frame of unevenly heated heat transfer change cells.

При реализации последовательности действий, соответствующей работе теплообменника решается поставленная техническая задача и достигаются следующие, описанные ниже технические результаты.When implementing the sequence of actions corresponding to the operation of the heat exchanger, the technical task is solved and the following technical results are described, which are described below.

Техническая задача решается тем, что технические результаты реализуются при работе теплообменника в следующей последовательности действий, позволяющих предотвратить деформации формы высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника, содержащего корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, включающий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый теплообменник выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам соответствующим и радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе.The technical problem is solved in that the technical results are realized during the operation of the heat exchanger in the following sequence of actions, which helps to prevent deformation of the shape of a high-temperature rotating disk heat exchanger containing a housing with inlet and outlet air pipes and gas inlet and outlet pipes and a rotor installed in it, including a frame, consisting of cold and hot end disks and heat-exchange cells installed in the heat exchanger housing with the possibility of rotation and variable communication through its heat exchange cells in countercurrent flow, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas pipes, and the disk heat exchanger is configured to communicate in counterflow, respectively, from the side of the hot disk with the inlet gas pipe and the output air pipe, and from the side of the cold disk with output gas and air inlet pipe, and the gas and air pipes of the housing communicated with each other through the respective disks and channels of the heat exchange cells to and are separated by hot and cold disks by corresponding radial and circumferential seals located on the housing.

Причем радиальное уплотнение обычно размещено в диаметральной плоскости сечения соответствующего диска между воздушным и газовым потоками, а окружное уплотнение ротора размещено по окружному периметру соответствующего диска и при этом радиальные и окружные уплотнения ротора на корпусе, выполнены лабиринтными. При необходимости по боковой поверхности ротора могут быть установлены дополнительные уплотнения, например, для разделения агрессивных сред и предотвращения их попадания во внутренние каналы и зазоры каркаса ротора. Эти признаки почти полностью повторяют совокупность, свойства и достигаемые в прототипе при работе его теплообменника известные технические результаты, заключающиеся в снижении утечек и перетечек и в выравнивании поля температур по поверхностям горячего и холодного дисков, что может снизить экстремальные значения термических деформаций и повысить равномерность их распределения по указанным поверхностям. Повышение качества работы высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника достигается эффективной работой уплотнений и высоким качеством разделения потоков воздуха и газа. В первую очередь, вне зависимости от вида и конструкции уплотнений, их качество работы характеризуется стабильностью положения и отсутствием изменения формы уплотнений в этом процессе, который определяется во время эксплуатации постоянством рабочего зазора между корпусом и ротором, основной предпосылкой которого является постоянство формы ротора, которая не должна зависеть от изменения распределения поля температур по поверхности холодного и горячего торцевых дисков и теплового состояния каркаса и теплообменных ячеек.Moreover, the radial seal is usually located in the diametrical plane of the cross section of the corresponding disk between the air and gas flows, and the circumferential seal of the rotor is placed around the circumference of the corresponding disk, and the radial and circumferential rotor seals on the housing are labyrinthine. If necessary, additional seals can be installed on the side surface of the rotor, for example, to separate aggressive media and prevent their entry into the internal channels and the gaps of the rotor frame. These features almost completely repeat the set, properties and well-known technical results achieved in the prototype during operation of its heat exchanger, consisting in reducing leaks and flows and in aligning the temperature field along the surfaces of hot and cold disks, which can reduce the extreme values of thermal deformations and increase the uniformity of their distribution on the indicated surfaces. Improving the quality of work of a high-temperature rotating disk heat exchanger is achieved by the efficient operation of seals and high quality separation of air and gas flows. First of all, regardless of the type and design of the seals, their quality of work is characterized by the stability of the position and the absence of changes in the shape of the seals in this process, which is determined during operation by the constancy of the working gap between the housing and the rotor, the main premise of which is the constancy of the shape of the rotor, which does not should depend on changes in the distribution of the temperature field over the surface of the cold and hot end disks and the thermal state of the frame and heat transfer cells.

Для уменьшения деформирующего воздействия перепадов температур на каркас и снижения величин его термических деформаций без необходимости создания сложных условий и конструкций для выравнивания и стабилизации поля температур по несущим элементам конструкции каркаса во время его работы необходимо изменить конструкцию каркаса и последовательность действий при его работе, приводящих к снижению деформаций формы каркаса. Это достигается за счет использования следующих отличительных признаков предложенного теплообменника.To reduce the deforming effect of temperature differences on the frame and reduce the magnitude of its thermal deformations without the need to create complex conditions and structures for aligning and stabilizing the temperature field along the supporting elements of the frame structure during its operation, it is necessary to change the frame structure and the sequence of actions during its operation, leading to a decrease deformations of the shape of the frame. This is achieved through the use of the following distinctive features of the proposed heat exchanger.

1. Радиальные и окружные уплотнения ротора на корпусе, выполнены лабиринтными, что позволяет уменьшить возможность перетечек воздуха и газа между воздушным и газовым контурам при их противоточном движении и устранить их отрицательного влияние на тепловое состояние каркаса.1. Radial and circumferential rotor seals on the housing are labyrinthic, which reduces the possibility of air and gas leakage between the air and gas circuits during their countercurrent movement and eliminates their negative effect on the thermal state of the frame.

2. Холодный и горячий торцевые диски выполнены из материалов отношение коэффициентов линейного расширения которых обратно пропорциональным отношению приростов средних рабочих температур дисков, что позволяет устранить неравномерность теплового расширения дисков под действием разных рабочих температур.2. Cold and hot end disks are made of materials, the ratio of linear expansion coefficients of which is inversely proportional to the ratio of the growth of average working temperatures of the disks, which eliminates the uneven thermal expansion of the disks under the influence of different working temperatures.

3. Выполнение теплообменных ячеек в виде стаканов с внешними шестигранными поверхностями и с внутренними каналами и установка их между торцевыми дисками, по меньшей мере с одной точкой жесткого крепления на каждом диске, а, по меньшей мере, расположение каждых двух точек жесткого крепления стаканов на соседних дисках в диаметральной плоскости сечения их оснований стаканов, расположение этих точек в радиальной и/или тангенциальной к ней плоскости сечения дисков, проходящей через ось симметрии каждого стакана.3. The implementation of the heat-exchange cells in the form of glasses with external hexagonal surfaces and with internal channels and installing them between the end disks with at least one hard mount point on each disk, and at least the location of each two hard mount points of the glasses on adjacent disks in the diametrical plane of the section of their base of the glasses, the location of these points in the radial and / or tangential plane plane of the section of the disks passing through the axis of symmetry of each glass.

4. Выбор зазора между стаканами из условия достижения возможности их свободного расширения при максимальной рабочей температуре позволяет исключить влияние неравномерного нагрева по длине канала и соответствующего неравномерного линейного в радиальном направлении расширения стенок стакана, и исключить влияние из-за этого его грибообразной формы на форму каркаса теплообменника.4. The choice of the gap between the glasses from the condition of achieving the possibility of their free expansion at the maximum working temperature eliminates the influence of uneven heating along the length of the channel and the corresponding uneven linear expansion in the radial direction of the walls of the glass, and exclude the influence of its mushroom shape on the shape of the heat exchanger frame .

Рассмотрим эти признаки и возникающие при работе высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника технические результаты.Consider these features and the technical results that occur during operation of a high-temperature rotating disk heat exchanger.

Путем регулирования расходов и температур потоков, системой регулирования температур и расходов воздушного и газового потоков, используемой преимущественно в составе гибридных силовых установок для генерирования электрического тока, для обеспечения правильной работы высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника поддерживают близкие или с минимальным возможным перепадом температур потоки на горячей части ротора соответственно у выхода из горячего торцевого диска каркаса ротора уходящего первого нагретого воздушного объемного потока и входящего в ротор второго газового объемного потока через второй горячий торцевой диск каркаса ротора в зоне радиальных и окружных уплотнений ротора, установленных на корпусе и выполненных лабиринтными. На холодном диске равномерность температурного поля будет поддерживаться автоматически за счет теплопередачи и попеременного нагрева и охлаждения стаканов теплообменных ячеек и дисков. Это позволяет создать более равномерное поле температур по поверхностям горячего и холодного дисков и является очевидным, так эти действия аналогичны конструктивным особенностям и известным действиям при работе прототипа и являются развитием указанных известных действий, потому что при близких температурах и теплофизических свойствах теплообменных ячеек поглощенное и отданное обратно ими тепло должно создать условия для создания однородного поля близких температур на поверхности горячего и холодного дисков. Абсолютно одинаковых температур на указанных поверхностях быть не может из-за того, что теплопередача с необходимой интенсивностью идет только при достаточном перепаде температур между воздухом или газом и теплопередающим материалом каждой ячейки. Это получение постоянства поля температур возможно вследствие возможности работы газотурбинной гибридной установки в одном оптимальном выбранном режиме работы турбины и работы системы регулирования расходов и температур потоков и регулирования ею температур и расходов воздушного и газового потоков. При этом следует отметить, что равномерность распределения температур по горячему и холодному дискам может быть правильно организована путем выбора теплофизических характеристик теплообменных ячеек и времени теплообмена (контакта), чем выше их эффективность, тем ближе будут начальные и конечные температуры поверхностей горячего и холодного дисков соответственно для первого нагреваемого воздушного объемного потока и соответственно второго охлаждаемого газового объемного потока, так как набегающий первый воздушный объемный поток входит в ротор через первый холодный торцевой диск каркаса ротора, а выходит из него через второй горячий торцевой диск каркаса ротора в виде уходящего первого нагретого воздушного объемного потока, а второй газовый объемный поток входит в ротор через второй горячий торцевой диск каркаса ротора и выходит через первый холодный торцевой диск каркаса ротора в виде уходящего второго охлажденного газового объемного потока, чем больше тепла эти потоки отдают и получают от теплопередающих ячеек, тем ближе будут температуры воздуха и газа в частях потоков, проходящих через горячий и холодный торцевые диски каркаса. Чем выше равномерность распределения температур по дискам, тем меньше линейные, вдоль оси каналов стаканов изменение их длины и меньше деформация дисков, возникающая вследствие этого. И соответственно можно поддерживать меньший зазор в лабиринтных уплотнениях и уменьшить перетечки между воздушным и газовым потокамиBy controlling the flow and temperature of the flows, the temperature and flow control system of air and gas flows, used mainly as a part of hybrid power plants to generate electric current, to ensure the correct operation of the high-temperature rotating disk heat exchanger, the flows on the hot part of the rotor are close or with a minimum possible temperature difference accordingly, at the exit from the hot end disk of the rotor carcass of the outgoing first heated air about the volumetric flow and the second gas volumetric flow entering the rotor through the second hot end disk of the rotor carcass in the area of the radial and circumferential rotor seals mounted on the housing and made labyrinth. On a cold disk, the uniformity of the temperature field will be maintained automatically due to heat transfer and alternately heating and cooling glasses of heat-exchange cells and disks. This allows you to create a more uniform temperature field on the surfaces of the hot and cold disks and is obvious, since these actions are similar to the design features and known actions during the operation of the prototype and are the development of these known actions, because at close temperatures and thermophysical properties of the heat exchange cells absorbed and sent back heat should create conditions for creating a uniform field of close temperatures on the surface of hot and cold disks. There can be absolutely no identical temperatures on these surfaces due to the fact that heat transfer with the necessary intensity occurs only with a sufficient temperature difference between air or gas and the heat transfer material of each cell. This obtaining of the constancy of the temperature field is possible due to the possibility of the gas turbine hybrid installation operating in one optimal selected turbine operating mode and the operation of the flow rate and temperature control system and its regulation of temperature and air and gas flow rates. It should be noted that the uniformity of the temperature distribution over the hot and cold disks can be correctly organized by choosing the thermophysical characteristics of the heat exchange cells and the heat transfer (contact) time, the higher their efficiency, the closer the initial and final temperatures of the surfaces of the hot and cold disks, respectively, for the first heated air volumetric flow and, accordingly, the second cooled gas volumetric flow, since the incoming first air volumetric flow in is put into the rotor through the first cold end disk of the rotor carcass, and leaves it through the second hot end disk of the rotor carcass in the form of an outgoing first heated air volume flow, and the second gas volume flow enters the rotor through the second hot end disk of the rotor carcass and exits through the first cold end disk of the rotor carcass in the form of an outgoing second cooled gas volumetric flow, the more heat these flows give and receive from heat transfer cells, the closer the air and gas temperatures in part x flows passing through the hot and cold end disks of the frame. The higher the uniformity of temperature distribution across the disks, the less linear, along the axis of the canal channels the change in their length and the less deformation of the disks arising from this. And accordingly, it is possible to maintain a smaller gap in the labyrinth seals and reduce the leakage between air and gas flows

Выполнение холодного и горячего торцевых дисков из материалов, отношение коэффициентов линейного расширения материалов которых обратно пропорционально отношению приростов средних рабочих температур дисков. При этом теплообменные ячейки выполняют в виде стаканов с внешними шестигранными поверхностями и с внутренними каналами и устанавливают между торцевыми дисками, по меньшей мере, с одной точкой жесткого крепления на каждом диске, каждые две точки жесткого крепления стаканов на соседних дисках располагают в диаметральной плоскости сечения их оснований, расположенной в радиальной и/или тангенциальной к ней плоскости сечения дисков, проходящей через ось симметрии каждого стакана, а зазор между стаканами выбирают с возможностью их свободного взаимного расширения при максимальной рабочей температуре. Эти признаки позволяют при одинаковых (как в аналогах и прототипе) температурах на поверхностях горячего и холодного дисков получить одинаковое линейное расширение горячего диска при высокой рабочей температуре за счет малого коэффициента линейного расширения его материала и относительно большое линейное расширение холодного диска с более высоким коэффициентом линейного расширения при меньшей температуре материала. При правильном выборе коэффициентов линейного расширения материалов холодного и горячего торцевых дисков обратно пропорциональным отношению приросту средних рабочих температур дисков их абсолютные линейные увеличения размеров при расчетных или выбранных рабочих температурах будут практически одинаковыми, а общие грибообразные деформации каркаса будут минимальными. Приростом средних рабочих температур дисков выбирают разности соответствующих абсолютных рабочих температур за вычетом абсолютной начальной температуры нерабочего исходного состояния каркаса.The execution of cold and hot end disks of materials, the ratio of the linear expansion coefficients of materials of which is inversely proportional to the ratio of the increments in the average working temperature of the disks. In this case, the heat exchange cells are made in the form of cups with external hexagonal surfaces and with internal channels and are installed between the end disks with at least one hard mount point on each disc, each two hard mount cup points on adjacent disks are placed in the diametrical plane of their cross section bases located in a radial and / or tangential to it plane of section of the disks passing through the axis of symmetry of each glass, and the gap between the glasses is chosen with the possibility of their free th mutual extension at the maximum operating temperature. These features make it possible to obtain the same linear expansion of the hot disk at high working temperature at the same (as in analogues and prototype) temperatures on the surfaces of the hot and cold disks due to the low coefficient of linear expansion of its material and relatively large linear expansion of the cold disk with a higher coefficient of linear expansion at a lower material temperature. With the right choice of the linear expansion coefficients of the materials of the cold and hot end disks, it is inversely proportional to the increase in the average working temperature of the disks, their absolute linear increase in size at the calculated or selected working temperatures will be almost the same, and the overall mushroom-like deformations of the frame will be minimal. By increasing the average operating temperature of the disks, the differences of the corresponding absolute operating temperatures are selected minus the absolute initial temperature of the inoperative initial state of the frame.

Если теплообменные ячейки выполняют в виде стаканов с внешними шестигранными поверхностями и с каналами и устанавливают их между торцевыми дисками, по меньшей мере с одной точкой жесткого крепления на каждом диске, а, по меньшей мере, каждые две точки жесткого крепления стаканов на соседних дисках располагают в диаметральной плоскости сечения их оснований, расположенной в радиальной и/или тангенциальной к ней плоскости сечения соответствующего из дисков, проходящей через ось симметрии каждого стакана, то этим достигается устранение воздействие тепловых деформаций ячеек на торцевые диски при весьма значительном перепаде температур по длине каждой ячейки, так как торцевые поверхности стаканов, соприкасающиеся с соответствующим диском имеют возможность свободного линейного расширения и это не вызывает грибообразную деформацию дисков. Расположение точек жесткого крепления стаканов теплообменных ячеек на соседних дисках со стороны шестигранной поверхности в диаметральной плоскости сечения их оснований, расположенной в радиальной плоскости сечения дисков, то есть в плоскости, проходящей через ось их вращения в радиальном направлении, позволяет достичь минимального перепада температур между указанными точками, так как эти точки одновременно начинают подвергаться воздействию соответствующего потока воздуха или газа и будут находиться в близких температурных условиях в течение всего процесса периодического теплообмена даже если они будут находиться на одном диске. Расположение точек жесткого крепления стаканов теплообменных ячеек на соседних дисках в диаметральной плоскости сечения их оснований, расположенной в тангенциальной к радиальной плоскости сечения дисков, позволяет достичь заданного перепада температур между указанными точками, так как эти точки расположены в близких или одинаковы условиях воздействия соответствующего потока воздуха или газа для выбранной внутренней поверхности канала каждой теплообменной ячейки и будут находиться в близких по перепаду температурных условиях в течение всего процесса теплообмена, потому что часть потока воздуха или газ, находящаяся в указанном канале теплообменной ячейки будет иметь практически одинаковое распределение температур по длине канала, вследствие чего деформации формы каждой ячейки в отдельности и всех ячеек вместе не приведут к изменению формы каркаса, а вызовут лишь соответствующий поворот в тангенциальном направлении точек жесткого крепления одного торцевого диска относительно другого. Деформации положения дисков из-за изменения длины теплообменных ячеек будут не значительны, так как градиент распределения температур по длине стаканов не будет менять знак, а средняя температура шестигранной поверхности стаканов каркаса и массивной части стакана за цикл будет меняться незначительно, а перепады температуры на рабочей поверхности каналов стаканов будут приводить к прямой () или обратной) (бочкообразной форме изменения их стенок, что при достаточной массе стакана будет незначительно влиять на его рабочую длину.If the heat-exchange cells are made in the form of cups with external hexagonal surfaces and with channels and they are installed between the end disks with at least one hard mount point on each disc, and at least every two hard mount points of the cups on adjacent disks are located the diametric plane of the cross section of their bases, located in the radial and / or tangential to it plane of the cross section of the corresponding disk, passing through the axis of symmetry of each glass, this eliminates action of thermal deformations of cells on end discs at a very significant temperature drop along the length of each cell, as the cup end surfaces which are in contact with the respective disk are free to linear expansion and that does not cause deformation of the disks mushroom. The location of the points of rigid fastening of the glasses of heat-exchange cells on adjacent disks from the side of the hexagonal surface in the diametrical plane of the cross section of their bases, located in the radial plane of the cross section of the disks, that is, in the plane passing through the axis of their rotation in the radial direction, allows to achieve a minimum temperature difference between these points , since these points simultaneously begin to be exposed to the corresponding flow of air or gas and will be in close temperature conditions during the entire process of periodic heat transfer, even if they are on the same disk. The location of the points of rigid attachment of the glasses of heat-exchange cells on adjacent disks in the diametrical plane of the cross section of their bases, located tangential to the radial plane of the cross section of the disks, allows you to achieve a given temperature difference between these points, since these points are located in close or identical conditions of exposure to the corresponding air flow or gas for the selected inner surface of the channel of each heat exchange cell and will be in close to the differential temperature conditions in those The whole process of heat transfer, because part of the air flow or gas located in the specified channel of the heat exchange cell will have almost the same temperature distribution along the length of the channel, as a result of which deformations of the shape of each cell individually and of all cells together will not lead to a change in the shape of the frame, but will cause only the corresponding rotation in the tangential direction of the points of rigid fastening of one end disk relative to another. Deformations of the position of the disks due to changes in the length of the heat-exchange cells will not be significant, since the temperature distribution gradient along the length of the glasses will not change sign, and the average temperature of the hexagonal surface of the glasses of the frame and the massive part of the glass per cycle will vary slightly, and temperature differences on the working surface the channels of the glasses will lead to a direct () or reverse) (barrel-shaped form of change in their walls, which with a sufficient mass of the glass will slightly affect its working length.

При этом движение потоков воздуха и газов с близкими температурами в зоне радиальных и окружных уплотнений ротора вращающегося дискового теплообменника, установленных на корпусе, и выполнение этих уплотнений лабиринтными, при указанных выше условиях позволяет достичь минимального зазора и высокой эффективного бесконтактного уплотнения.In this case, the movement of air and gas flows with similar temperatures in the area of the radial and circumferential seals of the rotor of the rotary disk heat exchanger installed on the casing, and the performance of these seals are labyrinth, under the above conditions, allows to achieve a minimum clearance and a high effective non-contact seal.

Выполнение зазоров между шестигранными стенками стаканов каркаса вращающегося дискового теплообменника, которые выбирают из условия возможности обеспечения свободного взаимного радиального расширения от оси симметрии каждого стакана относительно других при его максимальной рабочей температуре без их взаимного контакта и появления возможности деформации, такое выполнение исключит деформации от неравномерного нагрева поверхностей дисков и массивной части стаканов.The gaps between the hexagonal walls of the glasses of the frame of the rotating disk heat exchanger, which are selected from the condition of providing free mutual radial expansion from the axis of symmetry of each glass relative to the others at its maximum working temperature without mutual contact and the appearance of the possibility of deformation, this design eliminates deformation from uneven heating of the surfaces disks and massive parts of glasses.

Предложение поясняется чертежами, на которых показаны:The proposal is illustrated by drawings, which show:

На Фиг. 1 показан частичный разрез каркаса теплообменника по одной теплообменной ячейке; На Фиг. 2 показан в изометрии схематический вид каркаса теплообменника с комплексом уплотнений и частичным разрезом; На Фиг. 3 показана схема гибридной силовой установки для генерирования электрического тока и приблизительное распределение температур воздушного и газового потоков в ней.In FIG. 1 shows a partial cross-sectional view of a heat exchanger frame along one heat exchanger cell; In FIG. 2 is a schematic perspective view of a framework of a heat exchanger with a set of seals and a partial section; In FIG. 3 shows a diagram of a hybrid power plant for generating electric current and an approximate temperature distribution of air and gas flows in it.

Высокотемпературный вращающийся дисковый теплообменник, содержит корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, включающий (см. Фиг. 1 и 2) каркас 1, состоящий из горячего 2 и холодного 3 торцевых дисков и теплообменных ячеек 4 с внутренним каналом, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков корпуса, причем дисковый теплообменник выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска 2 со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска 3-е выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски 2 или 3 и каналы стаканов теплообменных ячеек 4 и разделены по горячему и холодному дискам соответствующим радиальными 5 и окружными 6 уплотнениямии, размещенными на корпусе, причем радиальные 5 и окружные 6 уплотнения ротора установлены на корпусе, выполнены лабиринтными. Холодный 2 и горячий 3 торцевые диски выполнены из материалов, отношение коэффициентов линейного расширения которых выполнено обратно пропорциональным отношению приростов средних рабочих температур торцевых дисков 2 и 3. Теплообменные ячейки 4 выполнены в виде стаканов с внешними шестигранными поверхностями и с внутренними каналами и установлены между торцевыми дисками 2 и 3, по меньшей мере с одной точкой жесткого крепления 7 на каждом диске, а, по меньшей мере, каждые две точки жесткого крепления стаканов на соседних дисках расположены в диаметральной плоскости сечения их оснований, расположенной в радиальной и/или тангенциальной к ней плоскости сечения дисков 2 или 3, проходящей через ось симметрии каждого стакана, а зазор 8 между шестигранными поверхностями стаканов теплообменных ячеек 4 выбран из условия достижения возможности их свободного взаимного расширения при максимальной рабочей температуре.A high-temperature rotating disk heat exchanger contains a housing with inlet and outlet air pipes and with gas inlet and outlet pipes and a rotor installed in it, including (see Fig. 1 and 2) frame 1, consisting of hot 2 and cold 3 end disks and heat exchangers cells 4 with an internal channel mounted in the housing of the heat exchanger with the possibility of rotation and alternate communication through its heat exchange cells in countercurrent flow, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas pipes in the case, and the disk heat exchanger is configured to communicate in countercurrent, respectively, from the side of the hot disk 2 with the inlet gas pipe and the outlet air pipe, and from the side of the cold disk, the 3rd gas and air intake pipe, the gas and air pipes of the housing are connected between by themselves through the respective disks 2 or 3 and the channels of the glasses of the heat-exchange cells 4 and are divided into hot and cold disks by the corresponding radial 5 and circumferential 6 seals placed on the body, etc. why radial 5 and circumferential 6 rotor seals are installed on the housing, made labyrinth. Cold 2 and hot 3 end disks are made of materials, the ratio of the linear expansion coefficients of which is made inversely proportional to the growth rate of the average working temperatures of the end disks 2 and 3. The heat exchange cells 4 are made in the form of cups with external hexagonal surfaces and with internal channels and are installed between the end disks 2 and 3, with at least one hard mount point 7 on each disk, and at least every two hard mount points of glasses on adjacent disks are located in the diametrical plane of the cross section of their bases, located in the radial and / or tangential plane of the cross section of the disks 2 or 3 passing through the axis of symmetry of each cup, and the gap 8 between the hexagonal surfaces of the cups of the heat exchange cells 4 is selected from the condition of achieving the possibility of their free mutual expansion at maximum working temperature.

На Фиг. 2 условно показаны зачерненной стрелкой поток газа, а белой стрелкой поток воздуха со стороны горячего диска 2. Стаканы теплообменных ячеек 4 жестко закреплены на дисках 2 и 3 в точках крепления 7 с возможностью образования между ними зазоров 8, которые выбираются из условия свободного радиального взаимного расширения стаканов от их осей возможно симметричного, так как реальная величина смещения стакана относительно оси зависит от мест жесткого крепления стакана. Так, например, при радиальном попарном жестком креплении стакана к каждому диску из-за разницы коэффициентов расширения стаканов и дисков будет происходить овализация формы стакана и местная деформация изменение формы в дисках отверстий, а диски 2 и 3 свою общую форму не изменят, потому что при достаточной длине стаканов каркаса 1 они под действием формоизменения своего и дисков отдельный стакан теплообменной ячейки 4 может слегка изогнуться, не значительно влияя на цилиндрическую форму всего каркаса. Расположение, по меньшей мере, двух точек жесткого крепления стаканов теплообменных ячеек 4 на соседних дисках 2 и 3 в диаметральной плоскости сечения оснований стаканов 4 теплообменных ячеек, расположенной в тангенциальной к ней плоскости сечения дисков 2 и 3, т.е. в плоскости перпендикулярной радиальной плоскости сечения, позволяет достичь минимального перепада температур между указанными точками, так как эти точки расположены в близких или одинаковых условиях воздействия воздуха или газа для выбранной рабочей поверхности каждой теплообменной ячейки и будут находиться в относительно близких температурных условиях в течение всего процесса теплообмена, потому что часть потока воздуха или газа, находящаяся в указанном канале теплообменной ячейки 4 будет иметь практически одинаковое распределение температур по длине ее внутреннего канала, вследствие чего термические деформации линейных размеров и формы каждой ячейки в отдельности и всех ячеек вместе не приведут к изменению цилиндрической формы каркаса, а вызовут лишь при условии центрально симметричного их расположения относительно оси вращения каркаса 1 соответствующий поворот одного торцевого диска относительно другого или средняя температура шестигранной поверхности стаканов теплопередающих ячеек каркаса из-за массивности теплообменной части стаканов и ограниченного времени цикла теплообмена будет меняться незначительно, перепады температуры на рабочей поверхности канала и шестигранной поверхности стаканов будут приводить к прямой ( ) или обратной ) ( бочкообразной форме изменения их стенок, что при достаточной массе стакана будет незначительно влиять на его рабочую длину. При попарно встречном расположении точек жесткого крепления стаканов, поворота не будет, а возможна лишь небольшая деформация стаканов теплообменных ячеек 4.In FIG. 2, the gas flow is shown blackened by the arrow, and the air flow from the side of the hot disk 2 by the white arrow. The glasses of heat-exchange cells 4 are rigidly fixed to the disks 2 and 3 at the attachment points 7 with the possibility of formation of gaps between them 8, which are selected from the condition of free radial mutual expansion glasses from their axes is possibly symmetric, since the real value of the displacement of the glass relative to the axis depends on the places of rigid fastening of the glass. So, for example, with a radially pairwise rigid attachment of the cup to each disk, due to the difference in the expansion coefficients of the cups and disks, the shape of the cup will be ovalized and local deformation will change the shape in the hole disks, and disks 2 and 3 will not change their general shape, because when a sufficient length of the glasses of the frame 1, they, under the influence of their own and discs, can separate the separate glass of the heat-exchange cell 4 slightly, without significantly affecting the cylindrical shape of the entire frame. The location of at least two points of rigid attachment of the glasses of the heat-exchange cells 4 on adjacent disks 2 and 3 in the diametrical plane of the section of the bases of the glasses 4 of the heat-exchange cells located in the tangential plane of the section of the disks 2 and 3, i.e. in the plane perpendicular to the radial plane of the section, it is possible to achieve a minimum temperature difference between the indicated points, since these points are located in close or identical conditions of exposure to air or gas for the selected working surface of each heat exchange cell and will be in relatively close temperature conditions during the entire heat transfer process , because the part of the air or gas flow located in the specified channel of the heat exchange cell 4 will have almost the same distribution temperatures along the length of its inner channel, as a result of which thermal deformations of the linear dimensions and shape of each cell separately and of all cells together will not lead to a change in the cylindrical shape of the frame, but will only cause their centrally symmetrical location relative to the axis of rotation of the frame 1 corresponding rotation of one end of the disk relative to another or the average temperature of the hexagonal surface of the glasses of the heat transfer cells of the frame due to the massiveness of the heat exchange part of the glasses and the limited heat exchange cycle time will vary slightly, the temperature drops at the working surface of the channel and hex cup surface will result in a straight line () or reverse) (barrel shape changes of their walls, that the weight of the cup is sufficiently negligible influence its working length. When pairwise opposing arrangement of points of rigid attachment of the glasses, there will be no rotation, and only a slight deformation of the glasses of the heat-exchange cells 4 is possible.

Высокотемпературный вращающийся дисковый теплообменник для предотвращения деформации его каркаса для гибридной силовой установки реализуется при помощи выше указанного устройства высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника в следующей последовательности и достигает указанных технических результатов и решения поставленной технической задачи.A high-temperature rotating disk heat exchanger to prevent deformation of its frame for a hybrid power plant is implemented using the above-mentioned device of a high-temperature rotating disk heat exchanger in the following sequence and achieves the specified technical results and the solution of the technical task.

На фиг. 3 показана гибридная микротурбинная установка и примерное распределение температур в ней. Высокотемпературный вращающийся дисковый теплообменник предназначен для гибридной силовой установки, используемой преимущественно в составе гибридных силовых установок для генерирования электрического тока, обычно включающих систему регулирования температур и расходов воздушного и газового потоков, которая работает следующим образом: после пуска и выхода на рабочий режим через воздушный фильтр воздух поступает в компрессор, где предварительно сжимается и поступает в рекуператор или обычно для микротурбинных установок регенератора в виде набегающего первого воздушного объемного потока, который входит в ротор регенеративного теплообменника с его холодной стороны 9 через первый холодный торцевой диск 3 каркаса 1 ротора, а выходит из него через второй горячий 2 торцевой диск каркаса 1 ротора на его горячую сторону 10 в виде уходящего первого нагретого воздушного объемного потока, который поступает в микротурбинный двигатель, температура газов на его выходе регулируется системой управления, например, путем изменения подачи необходимого количества топлива в камеру сгорания. После этого второй газовый объемный поток входит с горячей стороны 10 в ротор регенеративного теплообменника через второй горячий торцевой диск 2 каркаса 1 ротора и выходит через первый холодный торцевой диск 3 каркаса 1 ротора в виде уходящего с холодной стороны 9 вращающегося дискового теплообменника второго охлажденного газового объемного потока.In FIG. 3 shows a hybrid microturbine installation and an approximate temperature distribution therein. A high-temperature rotating disk heat exchanger is designed for a hybrid power plant, used mainly as a part of hybrid power plants to generate electric current, usually including a temperature and air flow rate control system that works as follows: after starting and entering the operating mode through the air filter, air enters the compressor, where it is precompressed and enters the recuperator or usually for microturbine plants regenerated RA in the form of an incident first air volumetric flow that enters the rotor of the regenerative heat exchanger from its cold side 9 through the first cold end disk 3 of the rotor carcass 1, and leaves it through the second hot 2 end disk of the rotor carcass 1 to its hot side 10 in the form the outgoing first heated air volumetric flow that enters the microturbine engine, the temperature of the gases at its outlet is controlled by a control system, for example, by changing the supply of the required amount of fuel to the chamber Rania. After that, the second gas volumetric flow enters the rotor of the regenerative heat exchanger from the hot side 10 through the second hot end disk 2 of the rotor frame 1 and exits through the first cold end disk 3 of the rotor frame 1 in the form of a second cooled gas volumetric rotary disk heat exchanger leaving the cold side 9 .

При этом реализуется работа высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника с возможностью предотвращения деформации формы его каркаса для гибридной силовой установки, предназначенный для использования преимущественно в составе гибридных силовых установок для генерирования электрического тока, обычно включающих систему регулирования температур и расходов воздушного и газового потоков, корпус и установленный в нем ротор, содержащий каркас 1, состоящий из холодного 3 и горячего 2 торцевых дисков и теплообменных ячеек 4 в виде шестигранных стаканов, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного прохождения через него в противотоке, по меньшей мере, одного первого нагреваемого газового объемного потока воздуха и, по меньшей мере, одного второго охлаждаемого газового объемного потока, причем набегающий первый воздушный объемный поток входит в ротор через первый холодный торцевой диск 3 каркаса 1 ротора, а выходит из него через второй горячий торцевой диск 2 каркаса 1 ротора в виде уходящего первого нагретого воздушного объемного потока, а второй газовый объемный поток входит в ротор с горячей стороны 10 через второй горячий торцевой диск 2 каркаса 1 ротора и выходит через первый холодный торцевой диск 3 каркаса ротора с холодной стороны 9 в виде уходящего второго охлажденного газового объемного потока, при этом первый воздушный и второй газовый объемные потоки разделены на роторе с каждой внешней стороны горячего и холодного дисков посредством, по меньшей мере, одного радиального 5 и окружного 6 уплотнения ротора, размещенного на корпусе (который на фиг. 1, 2 и 3 не показан). Эти признаки полностью повторяют совокупность, свойства и достигаемые в прототипе известные технические результаты, заключающиеся в выравнивании поля температур поддержании плоской формы по контактным поверхностям горячего и холодного дисков каркаса ротора, что может снизить экстремальные значения термических деформаций и повысить равномерность их распределения по указанным поверхностям.At the same time, the work of a high-temperature rotating disk heat exchanger is implemented with the possibility of preventing deformation of the shape of its frame for a hybrid power plant, intended for use mainly in hybrid power plants for generating electric current, usually including a temperature and air and gas flow control system, a housing and installed in a rotor containing a frame 1, consisting of cold 3 and hot 2 end disks and heat transfer cells 4 in de hexagonal cups mounted in the heat exchanger housing with the possibility of rotation and alternating passage through it in countercurrent flow of at least one first heated gas volumetric air stream and at least one second cooled gas volumetric stream, and the incoming first air volume stream is included into the rotor through the first cold end disk 3 of the frame 1 of the rotor, and leaves it through the second hot end disk 2 of the frame 1 of the rotor in the form of an outgoing first heated air volumetric the second stream, and the second gas volume stream enters the rotor from the hot side 10 through the second hot end disk 2 of the rotor frame 1 and exits through the first cold end disk 3 of the rotor frame from the cold side 9 in the form of an outgoing second cooled gas volume stream, the first air and second gas volume flows are separated on the rotor from each outer side of the hot and cold disks by means of at least one radial 5 and circumferential 6 rotor seals located on the housing (which in FIG. 1, 2 and 3 not shown). These signs completely repeat the combination, properties and well-known technical results achieved in the prototype, which consist in leveling the temperature field by maintaining a flat shape on the contact surfaces of the hot and cold disks of the rotor carcass, which can reduce the extreme values of thermal deformations and increase the uniformity of their distribution over these surfaces.

Для уменьшения деформирующего воздействия перепадов температур на каркас 1 и снижения величин его термических деформаций без сложного создания структуры охлаждения и условий для выравнивания и стабилизации поля температур по несущим элементам конструкции каркаса 1 необходимо изменить конструкцию каркаса 1 и последовательной действий с ним, приводящих к снижению деформаций каркаса. Это достигается за счет использования следующих отличительных признаков предложенного теплообменника при его работе.To reduce the deforming effect of temperature extremes on the frame 1 and to reduce the values of its thermal deformations without complicated creation of a cooling structure and conditions for leveling and stabilizing the temperature field along the load-bearing structural members of the frame 1, it is necessary to change the design of the frame 1 and sequential actions with it, leading to a decrease in the frame deformations . This is achieved through the use of the following distinctive features of the proposed heat exchanger during its operation.

При этом путем регулирования расходов и температур потоков, системой регулирования температур и расходов воздушного и газового потоков (на фиг. 3 не показана) поддерживают близкие или с минимальным перепадом температур потоки на горячей стороне 10 ротора у выхода уходящего первого нагретого воздушного объемного потока и входящего в ротор второго газового объемного потока через второй горячий торцевой диск 2 каркаса 1 ротора в зоне радиальных уплотнений 5 ротора установленных на корпусе, выполненных лабиринтными. Системы регулирования температур и расходов воздушного и газового потоков используемые преимущественно в составе гибридных силовых установок для генерирования электрического тока разнообразны и состоят из общеизвестных устройств регулирования, что не может быть предметом предложенного изобретения. Это позволяет общеизвестными методами и помощью общедоступных технических средств создать более равномерное поле температур по поверхностям горячего и холодного дисков, что является очевидным, так эти действия аналогичны известным действиям в прототипе и являются развитием указанных известных действий. Это возможно вследствие возможности работы газотурбинной гибридной установки в одном оптимальном выбранном режиме работы микротурбинного двигателя. При этом следует отметить, что равномерность распределения температур по горячему 2 и холодному 3 дискам может быть правильно организована путем выбора теплофизических характеристик теплообменных ячеек и времени теплообмена (контакта), чем выше их эффективность, тем ближе будут начальные и конечные температуры поверхностей горячего и холодного дисков соответственно для первого нагреваемого воздушного объемного потока воздуха и соответственно второго охлаждаемого газового объемного потока, так как набегающий первый воздушный объемный поток входит в ротор через первый холодный торцевой диск 3 каркаса 1 ротора, а выходит из него через второй горячий торцевой диск 2 каркаса 1 ротора в виде уходящего первого нагретого воздушного объемного потока, а второй газовый объемный поток входит в ротор через второй горячий торцевой диск 2 каркаса 1 ротора и выходит через первый холодный торцевой диск 3 каркаса 1 ротора в виде уходящего второго охлажденного газового объемного потока, в результате чего эти потоки чем больше отдают и получают тепла от теплопередающих ячеек, и соответственно тем ближе будут температуры воздуха и газа в частях потоков, проходящих соответственно через горячий 2 и холодный 3 торцевые диски каркаса 1.At the same time, by controlling the flow rates and flow temperatures, a temperature control system and air and gas flow rates (not shown in Fig. 3), flows near or with a minimum temperature difference are maintained on the hot side 10 of the rotor at the outlet of the outgoing first heated air volume flow and entering the rotor of the second gas volumetric flow through the second hot end disk 2 of the frame 1 of the rotor in the area of the radial seals 5 of the rotor mounted on the housing, made labyrinth. The systems for controlling the temperatures and flow rates of air and gas flows used primarily as part of hybrid power plants for generating electric current are diverse and consist of well-known control devices, which cannot be the subject of the proposed invention. This allows the well-known methods and using publicly available technical means to create a more uniform temperature field on the surfaces of the hot and cold disks, which is obvious, since these actions are similar to the known actions in the prototype and are the development of these known actions. This is possible due to the possibility of operation of a gas turbine hybrid installation in one optimal selected operating mode of a microturbine engine. It should be noted that the uniformity of the temperature distribution over the hot 2 and cold 3 disks can be correctly organized by choosing the thermophysical characteristics of the heat exchange cells and the heat transfer (contact) time, the higher their efficiency, the closer the initial and final temperatures of the surfaces of the hot and cold disks respectively, for the first heated air volumetric air flow and, accordingly, the second cooled gas volumetric flow, since the incident first air volumetric The th stream enters the rotor through the first cold end disk 3 of the frame 1 of the rotor, and leaves it through the second hot end disk 2 of the frame 1 of the rotor in the form of an outgoing first heated air volume stream, and the second gas volume stream enters the rotor through the second hot end disk 2 of the frame 1 of the rotor and exits through the first cold end disk 3 of the frame 1 of the rotor in the form of an outgoing second cooled gas volume stream, as a result of which these flows give more and receive heat from the heat transfer cells, and correspondingly the closer will continuously outside temperature and gas flow portions, passing respectively through the hot 2 and cold 3 end discs framework 1.

При правильном выборе соотношения коэффициентов линейного расширения материалов горячего 2 и холодного 3 торцевых дисков, которое выбирают обратно пропорциональным отношению приростов средних рабочих температур дисков, при этом теплообменные ячейки выполняют в виде стаканов с внешними шестигранными поверхностями и с внутренними каналами и устанавливают между торцевыми дисками, по меньшей мере с одной точкой жесткого крепления на каждом диске, а, по меньшей мере, каждые две точки жесткого крепления стаканов на соседних дисках располагают в диаметральной плоскости сечения их оснований, расположенной в радиальной и/или тангенциальной к ней плоскости сечения дисков, проходящей через ось симметрии каждого стакана, а зазор между стаканами выбирают с возможностью их свободного взаимного расширения при максимальной рабочей температуре. Эти признаки позволяют при одинаковых (как в аналогах и прототипе) температурах на поверхностях горячего и холодного дисков получить одинаковые линейные расширения дисков, соответственно малое для большей рабочей температуры горячего диска, то есть при высокой рабочей температуре за счет малого коэффициента линейного расширения его материала и при меньшей рабочей температуре относительно большое линейное расширение холодного диска с более высоким коэффициентом линейного расширения материала создает условие равных линейных расширений дисков, которые в результате воздействия разного значения температур приведет почти к одинаковому линейному расширению горячего и холодного дисков соответственно для их выбранных или рассчитанных рабочих температур. При правильном выборе коэффициентов линейного расширения материалов холодного и горячего торцевых дисков обратно пропорциональным отношению приростов рабочих температур дисков их абсолютные линейные увеличения размеров при расчетных или рабочих температурах, подобранных опытным путем, будут практически одинаковыми, а общие грибообразные деформации каркаса 1 будут минимальными.With the right choice of the ratio of the linear expansion coefficients of the materials of hot 2 and cold 3 end disks, which is chosen inversely proportional to the ratio of the growths of the average working temperatures of the disks, the heat exchange cells are made in the form of cups with external hexagonal surfaces and with internal channels and are installed between the end disks, according to with at least one hard mount point on each drive, and at least every two hard mount points of the glasses on adjacent drives they are located in the diametric plane of the cross section of their bases located in the radial and / or tangential plane plane of the cross section of the disks passing through the axis of symmetry of each glass, and the gap between the glasses is chosen with the possibility of their mutual mutual expansion at maximum operating temperature. These features make it possible to obtain the same linear expansion of the disks at the same (as in the analogues and prototype) temperatures on the surfaces of the hot and cold disks, correspondingly small for a higher working temperature of the hot disk, that is, at high working temperature due to the low coefficient of linear expansion of its material and at lower working temperature, a relatively large linear expansion of the cold disk with a higher coefficient of linear expansion of the material creates the condition for equal linear expansion discs, which as a result of exposure to different temperatures will lead to almost the same linear expansion of hot and cold discs, respectively, for their selected or calculated operating temperatures. With the correct choice of the linear expansion coefficients of the materials of the cold and hot end disks, they are inversely proportional to the ratio of the increase in the working temperature of the disks, their absolute linear increase in size at the calculated or working temperatures selected experimentally will be almost the same, and the general mushroom-like deformations of the frame 1 will be minimal.

Если теплообменные ячейки 4 выполняют в виде стаканов с шестигранными поверхностями и внутренним каналом и устанавливают между торцевыми дисками 2 и 3, по меньшей мере с одной точкой жесткого крепления 7 на каждом диске, а, по меньшей мере, каждые две точки жесткого крепления стаканов на соседних дисках располагают в диаметральной плоскости сечения их оснований, расположенной в радиальной и/или тангенциальной к ней плоскости сечения дисков, и проходящей через ось симметрии каждого стакана, то этим достигается устранение воздействие тепловых деформаций теплообменных ячеек 4, выполненных в виде стаканов, на торцевые диски при весьма значительном перепаде температур по длине каждой теплообменной ячейки 4, так как торцевые поверхности, соприкасающиеся с соответствующим диском имеют возможность свободного линейного расширения и это не вызывает деформацию дисков. Расположение точек жесткого крепления стаканов теплообменных ячеек на соседних дисках в диаметральной плоскости сечения их оснований, расположенной в радиальной плоскости сечения дисков, т.е. в плоскости, проходящей через ось вращения диска в радиальном направлении, позволяет достичь минимального перепада температур между указанными точками, так как эти точки одновременно начинают подвергаться воздействию воздуха или газа и будут находиться в близких температурных условиях в течение всего процесса теплообмена даже если они будут находиться на одном диске. Расположение точек жесткого крепления стаканов теплообменных ячеек 4 на соседних дисках в диаметральной плоскости сечения их оснований теплообменных ячеек 4, расположенной в тангенциальной к ней плоскости сечения дисков, т.е. в плоскости перпендикулярной радиальной плоскости его сечения в одном направлении, позволяет достичь минимального перепада температур между указанными точками, так как эти точки расположены в близких или одинаковых условиях воздействия воздуха или газа для выбранной внутренней поверхности каждой теплообменной ячейки и будут находиться в относительно близких температурных условиях в течение всего процесса теплообмена, потому что часть потока воздуха или газ, находящаяся в указанном канале теплообменной ячейки будет иметь практически одинаковое распределение температур по длине канала, вследствие чего термические деформации линейных размеров и формы каждой ячейки в отдельности и всех ячеек вместе не приведут к изменению цилиндрической формы каркаса и не приведет к получению грибообразной деформации, а вызовут лишь соответствующий поворот одного торцевого диска относительно другого.If the heat exchange cells 4 are made in the form of cups with hexagonal surfaces and an internal channel and are installed between the end disks 2 and 3, with at least one hard-mount point 7 on each disc, and at least every two hard-mount points of the cups on adjacent disks are placed in the diametrical plane of the section of their bases, located in the radial and / or tangential plane plane of the section of the disks, and passing through the axis of symmetry of each glass, this eliminates the effect of heat deformation of heat-exchange cells 4, made in the form of glasses, on the end disks at a very significant temperature difference along the length of each heat-exchange cell 4, since the end surfaces in contact with the corresponding disk have the possibility of free linear expansion and this does not cause deformation of the disks. The location of the points of rigid attachment of the glasses of heat-exchange cells on adjacent disks in the diametrical plane of the cross section of their bases, located in the radial plane of the cross section of the disks, i.e. in the plane passing through the axis of rotation of the disk in the radial direction, it is possible to achieve a minimum temperature difference between the indicated points, since these points simultaneously begin to be exposed to air or gas and will be at close temperature conditions during the entire heat transfer process, even if they are on single drive. The location of the points of rigid attachment of the glasses of the heat-exchange cells 4 on adjacent disks in the diametrical plane of the section of their bases of the heat-exchange cells 4 located in the tangential plane of the section of the disks, i.e. in the plane perpendicular to the radial plane of its cross section in one direction, it allows to achieve a minimum temperature difference between these points, since these points are located in close or identical conditions of exposure to air or gas for the selected inner surface of each heat exchange cell and will be in relatively close temperature conditions in during the entire heat exchange process, because part of the air flow or gas located in the specified channel of the heat exchange cell will have practical and uniform temperature distribution along the channel, whereby thermal deformation of the linear dimensions and shape of each cell individually, and all the cells together does not lead to a change in the carcass of cylindrical shape and will not lead to the production of mushroom deformation, and cause a corresponding rotation of one of the end disc relative to the other.

Шестигранная форма внешней поверхности стаканов выбрана для упрощения выбора и контроля зазоров между ними и их «плотной упаковки» (распределения по сечению торцевых дисков каркаса).The hexagonal shape of the outer surface of the glasses is chosen to simplify the selection and control of the gaps between them and their "tight packing" (distribution over the cross section of the end disks of the frame).

При этом движение потоков воздуха и газов с близкими температурами в зоне радиальных уплотнений ротора вращающегося дискового теплообменника на корпусе и выполнение их уплотнений лабиринтными, при указанных выше условиях позволяет достичь минимального зазора и эффективного бесконтактного уплотнения.In this case, the movement of air and gas flows with similar temperatures in the area of the radial seals of the rotor of the rotating disk heat exchanger on the casing and the performance of their seals are labyrinth, under the above conditions, it is possible to achieve a minimum clearance and effective non-contact sealing.

Выполнение всех зазоров 8 между стаканами каркаса вращающегося дискового теплообменника по каждой из шести внешних граней стакана, которые выбирают из условия возможности обеспечения свободного взаимного радиального расширения каждого стакана в направлении выбранной грани и ее возможного поворота вокруг оси стакана, относительно других стаканов каркаса при его максимальной рабочей температуре без возможности их взаимного контакта и появления возможности деформации каркаса.The performance of all the gaps 8 between the glasses of the frame of the rotating disk heat exchanger on each of the six outer faces of the glass, which are selected from the condition of the possibility of ensuring free mutual radial expansion of each glass in the direction of the selected face and its possible rotation around the axis of the glass, relative to other glasses of the frame with its maximum working temperature without the possibility of their mutual contact and the appearance of the possibility of deformation of the frame.

Для снижения возможных перетечек воздуха и газа технологические установочные зазоры между стаканами и дисками могут быть уплотнены любым известным способом при помощи известных средств и известных термостойких герметизирующих составов, позволяющих осуществить взаимные линейные нормальные и тангенциальные смещения указанных деталей в пределах выбранных или рассчитанных зазоров.To reduce the possible leakage of air and gas, the technological installation gaps between the cups and discs can be sealed in any known manner using known means and known heat-resistant sealing compounds, allowing mutual linear normal and tangential displacements of these parts within the selected or calculated gaps.

На основании изложенного можно утверждать следующее.Based on the foregoing, we can state the following.

Поставленная техническая задача решается техническими средствами и может быть использована в предложенном виде в народном хозяйстве, следовательно, предложение соответствует критерию изобретения «промышленная применимость».The stated technical problem is solved by technical means and can be used in the proposed form in the national economy, therefore, the proposal meets the criteria of the invention of "industrial applicability".

Предложение имеет отличия от конструкции и работы известного теплообменника, следовательно, соответствует критерию изобретения «новизна».The proposal has differences from the design and operation of the known heat exchanger, therefore, meets the criteria of the invention of "novelty."

Предложение при выполнении всех известных и новых конструктивных особенностях и последовательности действий при работе теплообменника позволяет достичь новых ранее неизвестных технических результатов, следовательно, соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень»The proposal, when performing all known and new design features and the sequence of actions during operation of the heat exchanger, allows to achieve new previously unknown technical results, therefore, meets the criteria of the invention "inventive step"

Claims (1)

Высокотемпературный вращающийся дисковый теплообменник, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, включающий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек с внутренним каналом, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый теплообменник выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска с входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам соответствующими радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе, отличающийся тем, что радиальные и окружные уплотнения ротора на корпусе выполнены лабиринтными, холодный и горячий торцевые диски выполнены из материалов, отношение коэффициентов линейного расширения которых обратно пропорционально отношению приростов средних рабочих температур дисков, теплообменные ячейки выполнены в виде стаканов с внешними шестигранными поверхностями и с внутренними каналами и установлены между торцевыми дисками, по меньшей мере с одной точкой жесткого крепления на каждом диске, а по меньшей мере каждые две точки жесткого крепления стаканов на соседних дисках расположены в диаметральной плоскости сечения их оснований, расположенной в радиальной и/или тангенциальной к ней плоскости сечения дисков, проходящей через ось симметрии каждого стакана со стороны шестигранной поверхности, а зазор между стаканами выбран из условия достижения возможности их свободного воздушного расширения при максимальной рабочей температуре.A high-temperature rotating disk heat exchanger containing a housing with inlet and outlet air pipes and with gas inlet and outlet pipes and a rotor installed in it, including a frame consisting of cold and hot end disks and heat exchanger cells with an internal channel, mounted in the heat exchanger housing with the possibility of rotation and alternate communication through its heat-exchange cells in countercurrent flow, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas pipes, and The heat exchanger is arranged to communicate in countercurrent, respectively, from the side of the hot disk with the inlet gas pipe and the outlet air pipe, and from the side of the cold disk with the gas outlet and the air pipe inlet, the gas and air pipes of the housing communicating with each other through the respective disks and channels heat-exchange cells and are divided into hot and cold disks by corresponding radial and circumferential seals placed on the housing, characterized in that the radial and circumferential the rotor mashing on the case is labyrinthine, the cold and hot end disks are made of materials, the ratio of the linear expansion coefficients of which is inversely proportional to the ratio of the average operating temperatures of the disks, the heat exchange cells are made in the form of cups with external hexagonal surfaces and with internal channels and are installed between the end disks, with at least one hard-mount point on each drive, and at least every two hard-mount points of glasses on adjacent the caches are located in the diametrical plane of the cross section of their bases, located in the radial and / or tangential plane of the cross section of the disks passing through the axis of symmetry of each glass on the side of the hexagonal surface, and the gap between the glasses is selected from the condition of achieving the possibility of their free air expansion at maximum operating temperature .
RU2019121032A 2019-07-05 2019-07-05 High-temperature rotary disc heat exchanger RU2716639C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019121032A RU2716639C1 (en) 2019-07-05 2019-07-05 High-temperature rotary disc heat exchanger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019121032A RU2716639C1 (en) 2019-07-05 2019-07-05 High-temperature rotary disc heat exchanger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2716639C1 true RU2716639C1 (en) 2020-03-13

Family

ID=69898225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019121032A RU2716639C1 (en) 2019-07-05 2019-07-05 High-temperature rotary disc heat exchanger

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2716639C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2119127C1 (en) * 1992-09-09 1998-09-20 Аппаратебау Ротемоле Брандт унд Критцлер ГмбХ Regenerative heat exchanger and method of its operation
EP2177855A1 (en) * 2008-10-14 2010-04-21 Balcke-Dürr GmbH Regenerative heat exchanger with innovative surrounding seal
EP2199724A1 (en) * 2008-12-17 2010-06-23 Balcke-Dürr GmbH Method for operating a regenerative heat exchanger and regenerative heat exchanger with improved efficiency
CN101080606B (en) * 2005-03-22 2010-08-11 豪顿英国有限公司 A rotary heat exchanger and a method of reducing leakage in a rotary heat exchanger
CN102767981B (en) * 2010-11-25 2016-06-29 巴尔克有限公司 There is the regenerative heat exchanger of mandatory guidance type rotor seal part
RU2623133C1 (en) * 2016-06-07 2017-06-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" System of heat exchange in small-sized gas-turbine energy installations (microturbines) with rotating rotary regenerative heat exchanger

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2119127C1 (en) * 1992-09-09 1998-09-20 Аппаратебау Ротемоле Брандт унд Критцлер ГмбХ Regenerative heat exchanger and method of its operation
CN101080606B (en) * 2005-03-22 2010-08-11 豪顿英国有限公司 A rotary heat exchanger and a method of reducing leakage in a rotary heat exchanger
EP2177855A1 (en) * 2008-10-14 2010-04-21 Balcke-Dürr GmbH Regenerative heat exchanger with innovative surrounding seal
EP2199724A1 (en) * 2008-12-17 2010-06-23 Balcke-Dürr GmbH Method for operating a regenerative heat exchanger and regenerative heat exchanger with improved efficiency
CN102767981B (en) * 2010-11-25 2016-06-29 巴尔克有限公司 There is the regenerative heat exchanger of mandatory guidance type rotor seal part
RU2623133C1 (en) * 2016-06-07 2017-06-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" System of heat exchange in small-sized gas-turbine energy installations (microturbines) with rotating rotary regenerative heat exchanger

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7985045B2 (en) Steam turbines, seals, and control methods therefor
US5259444A (en) Heat exchanger containing a component capable of discontinuous movement
RU2119127C1 (en) Regenerative heat exchanger and method of its operation
RU2716639C1 (en) High-temperature rotary disc heat exchanger
RU2716638C1 (en) Method of preventing deformation of high-temperature rotary disc heat exchanger
US6085829A (en) Regenerator type heat exchanger
RU2716640C1 (en) Silicone seals of high-temperature rotary disc heat exchanger
AU2012101966A4 (en) Rotary gas-gas heater with isolating air curtain structure in leaktight sealing system
US3896875A (en) Heat exchanger for gas turbine engines
US20150354383A1 (en) Turbine and methods of assembling the same
GB813248A (en) Improvements in rotary regenerative heat exchangers
ZA202400110B (en) Anti-blocking system and anti-blocking method based on split ring round-robin heating for rotary heat exchanger
US4256171A (en) Regenerator seal hub gas passages
RU2716636C1 (en) Method of compensation of deformation of high-temperature rotary disc heat exchanger
US4084634A (en) Seal assembly for rotary disc-type matrix of gas turbine engine
US10738734B2 (en) Heat cycle machine
CN110822957B (en) Heat exchange method, heat exchange mechanism thereof and heat exchanger
US3778293A (en) Method of making regenerative heat-exchanger seals
CN108894832B (en) External cooling device and method for side face of supercritical working medium rotary machine body
US3209813A (en) Rotary regenerative heat exchangers
US3058723A (en) Regenerative heat exchangers
RU2744926C1 (en) High-temperature rotating disc regenerative heater of working fluid of power plant
US2852233A (en) Regenerative heat exchangers especially for combustion turbines
KR100806716B1 (en) Magnet rotating magnetic refrigerator
CN110821706B (en) Stirling engine and heat exchange method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201014

Effective date: 20201014