RU2737574C1 - Комплексный теплообменник из многослойных пластин - Google Patents
Комплексный теплообменник из многослойных пластин Download PDFInfo
- Publication number
- RU2737574C1 RU2737574C1 RU2020129596A RU2020129596A RU2737574C1 RU 2737574 C1 RU2737574 C1 RU 2737574C1 RU 2020129596 A RU2020129596 A RU 2020129596A RU 2020129596 A RU2020129596 A RU 2020129596A RU 2737574 C1 RU2737574 C1 RU 2737574C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchange
- heat
- plates
- multilayer
- thermoelectric
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
- F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
- F22D1/16—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters with water tubes arranged otherwise than in the boiler furnace, fire tubes, or flue ways
- F22D1/18—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters with water tubes arranged otherwise than in the boiler furnace, fire tubes, or flue ways and heated indirectly
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)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для комплексной утилизации тепла сбросных газов и жидкостей. В комплексном теплообменнике из многослойных пластин, содержащем корпус с газовыми и воздушными патрубками, внутри которого помещен пакет, состоящий из многослойных теплообменных пластин, образующих между собой газовые и воздушные каналы, каждая из которых представляет собой перегородку, выложенную из плоских термоэлектрических преобразователей, например элементов Пельтье, покрытую с обеих сторон крестообразно теплообменными поверхностями, выполненными в виде тавров и уголков из материала с высокой теплопроводностью (например, из алюминия или его сплавов), прикрепленных своими торцами к внутренней поверхности корпуса, причем теплообменные поверхности в смежных многослойных теплообменных пластинах расположены относительно друг друга в шахматном порядке, каждый термоэлектрический преобразователь снабжен токовыводами, соединенными в каждом ряду параллельно с секционными коллекторами, которые соединены также параллельно с общими коллекторами одноименных электрических зарядов, образуя термоэлектрические блоки, соединенные, в свою очередь, с клеммами. Технический результат - повышение диапазона использования и эффективности комплексного пластинчатого теплообменника из многослойных пластин. 5 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для комплексной утилизации тепла сбросных газов и жидкостей, а именно, для утилизации тепла дымовых газов котельных агрегатов, промышленных печей, вентиляционных выбросов при нагревании воздуха с одновременным получением электричества.
Известен пластинчатый воздухоподогреватель, содержащий пакет из плоских пластин, покрытых антикоррозионным покрытием, с турбулизующими выступами, образующие между собой каналы для теплообменивающихся потоков газа и воздуха [А. с. СССР № 1575062, Мкл. F 28 D9/02, 1990].
Основными недостатками известного пластинчатого воздухоподогревателя являются невозможность осуществления в нем утилизации тепла дымовых газов для попутной очистки их от твердых примесей (частиц пыли, золы, сажи и т. д.) и получения электроэнергии, что снижает его эффективность.
Более близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является комплексный утилизатор тепла сбросных газов, содержащий корпус, снабженный газовыми и воздушными патрубками, внутри которого помещен пакет, состоящий из перфорированных пластин, образующих между собой газовые и воздушные каналы, причем перфорация пластин выполнена в виде горизонтальных щелей, размещенных в шахматном порядке относительно друг друга, в которых помещены термоэлектрические звенья, состоящие из овальных вставок, выполненных из упругого диэлектрического коррозионностойкого материала, внутри которых помещены зигзагообразные ряды, состоящие из термоэмиссионных (термоэлектрических) преобразователей, каждый из которых представляет собой пару оголенных проволочных отрезков, выполненную из разных металлов М1 и М2, спаянных на концах между собой, причем термоэлектрические звенья установлены в горизонтальных щелях таким образом, что продольные половины каждого термоэмиссионного преобразователя зигзагообразного ряда находятся в газовом и воздушном каналах, соответственно, сами зигзагообразные ряды каждого горизонтального ряда щелей на пластинах соединены между собой последовательно соединительными проводами образуя термоэлектрические секции, каждая из которых также соединена соединительным проводом с коллекторами электрических зарядов, соединенными, в свою очередь, с клеммами [Патент РФ №2523521, МПК F 22 D1/18, 2014].
Основными недостатками известного комплексного утилизатора сбросных газов являются необходимость достаточно высокой температуры теплоносителя (требуется температура 150°С и выше, при том, что большая часть сбросных газов на многих производствах имеют более низкую температуру), так как при более низких температурах при использовании термоэлектрических преобразователей конструкции, приведенной в аналоге, количество генерируемого термоэлектричества крайне незначительно и большое сопротивление теплопередаче, что уменьшает количество утилизированного тепла, диапазон использования и эффективность устройства.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение диапазона использования и эффективности комплексного пластинчатого теплообменника из многослойных пластин.
Технический результат достигается комплексным теплобменником из многослойных пластин, содержащим корпус с газовыми и воздушными патрубками, внутри которого помещен пакет, состоящий из
из многослойных теплообменных пластин, образующих между собой газовые и воздушные каналы, каждая из которых представляет собой перегородку, выложенную из плоских термоэлектрических преобразователей, например, элементов Пельтье, покрытую с обеих сторон крестообразно теплообменными поверхностями, выполненными в виде тавров и уголков из материала с высокой теплопроводностью (например, из алюминия или его сплавов), прикрепленных своими торцами к внутренней поверхности корпуса, причем теплообменные поверхности в смежных многослойных теплообменных пластинах расположены относительно друг друга в шахматном порядке, каждый термоэлектрический преобразователь снабжен токовыводами, соединенными в каждом ряду параллельно с секционными коллекторами, которые соединены также параллельно с общими коллекторами одноименных электрических зарядов, образуя термоэлектрические блоки, соединенные, в свою очередь, с клеммами.
На фиг. 1–3 представлены общий вид и разрезы комплексного теплообменника из многослойных пластин (КТОМСП), на фиг. 4–5 –плоский термоэлектрический преобразователь (ПТЭП) и его стыковка с соединительными проводами и теплообменными поверхностями (ТОП).
Предлагаемый КТОМСП содержит корпус 1 с газовыми и воздушными патрубками (на фиг. 1–5 не показаны), внутри которого помещен пакет, состоящий из многослойных теплообменных пластин (МТОП) 2, образующих между собой газовые и воздушные каналы 3 и 4, каждая из которых представляет собой перегородку, выложенную из плоских термоэлектрических преобразователей (ПТЭП) 5 (например, элементов Пельтье), покрытую с обеих сторон крестообразно теплообменными поверхностями (ТОП) 6, выполненными в виде тавров 7 и уголков 8 из материала с высокой теплопроводностью (например, из алюминия или его сплавов), прикрепленных своими торцами к внутренней поверхности корпуса 1 (узлы крепления на фиг. 1– 5 не показаны), причем ТОП 6 в смежных МТОП 2 расположены относительно друг друга в шахматном порядке, каждый ПТЭП 5 снабжен токовыводами 9 10, соединенными в каждом ряду параллельно с секционными коллекторами 11 и 12, образуя термоэлектрические секции (ТЭС) 13, которые соединены также параллельно с общими коллекторами одноименных электрических зарядов 14 и 15, образуя термоэлектрические блоки (ТЭБ) 16, соединенные, в свою очередь, с клеммами 17 и 18, соответственно.
В основу работы КТОМСП положено использование плоских термоэлектрических преобразователей (ПТЭП) 5 (например, элементы Пельтье), которые могут генерировать значительное количество термоэлектричества при температурах значительно ниже 150°С и увеличение скорости теплообмена при применения поверхностей теплообмена с большей поверхностью теплопередачи, что обеспечивает интенсификацию процессов теплопередачи и предотвращение воздействия агрессивных газов на ПТЭП 5, в свою очередь, приводит к снижению размера теплообменной установки, повышению ее надежности и эффективности и, в конечном счете, обеспечивает утилизацию большего количества тепла и генерирование в ТЭБ 16 большего количества термоэлектричества [С.Г. Калашников. Электричество. – М: «Наука», 1970, с. 502–506].
Комплексный теплообменник из многослойных пластин (КТОМСП ), представленный на фиг. 1–5 работает следующим образом. Горячие сбросные газы из входного газового патрубка (на фиг. 1–5 не показан) поступают в газовые каналы 3, а из входного воздушного патрубка перекрестным током в воздушные каналы 4 подается холодный воздух, который, при прохождении через каналы 4 в результате процесса теплообмена, заключающегося в передаче тепла через смежные МТОП 2, конвекции в газовой и воздушной средах, нагревается до требуемой температуры и удаляется через выходной воздушный патрубок, а горячие сбросные газы охлаждаются и также удаляются через выходной газовый патрубок (на фиг. 1–5 газовые и воздушные патрубки не показаны). При этом, процесс теплопередачи через МТОП 2 интенсифицируется за счет площади теплообменных поверхностей 6, которые передают и отводят большее количество тепла в ПТЭП 5, за счет чего в них и соответственно в ТЭС 13 и ТЭБ 16 вырабатывается также большее количество термоэлектричества и утилизируется большее количество тепла сбросных газов. Полученное в каждой ПТЭП 5 термоэлектричество, через токовыводы 9 и 10 поступает в секционные коллекторы 11 и 12, общие коллекторы 14 и 15, а оттуда через клеммы 17 и 18 подается потребителю.
При этом, провода токовыводов 9 и 10 и секционных коллекторов 11 и 12 изолированы от непосредственного контакта с дымовыми газами и воздухом и находятся в более холодных воздушных каналах 4, а параллельное соединение ПТЭП 5 в ТЭС 13 с секционными коллекторами 11 12 и параллельное соединение ТЭС 13 с общими коллекторами одноименных электрических зарядов 14 и 15 ТЭБ 16 обеспечивает снижение электрического сопротивления установки. Кроме того, полное покрытие ПТЭП 5 ТОП 6 крестообразно наряду с предохранением их от коррозионного воздействия агрессивных газов и повреждений от механических примесей, позволяет упростить конструкцию КТОМСП и проводить процесс теплообмена в перекрестном токе, что увеличивает движущую силу процесса теплопередачи (полезную разность температур), а шахматное расположение ТОП 6 в смежных МТОП 2 позволяет уменьшить площадь сечения газовых и воздушных каналов 3 и 4 и таким образом уменьшить размеры устройства, одновременно интенсифицируя процесс теплопередачи.
Очистку теплообменных поверхностей 6 от налипших частиц механических примесей проводят периодически путем их обдувания сжатым воздухом. Интервал между обдувками устанавливают на основании опытных данных.
Величина разности электрического потенциала на клеммах 17 и 18 КТОМСП зависит от характеристик ПТЭП 5, числа их в ТЭС 13, числа ТЭС 13 и ТЭБ 16. Полученный электрический ток можно использовать для внутрицеховых нужд, например, для освещения или работы средств автоматики.
Таким образом, предлагаемый комплексный теплообменник из многослойных пластин позволяет проводить одновременно нагрев воздуха сбросными газами, имеющими температуру ниже 150°С, имеющими в своем составе агрессивные примеси и значительно увеличить количество получаемого термоэлектричества, что повышает его диапазон использования и эффективность.
Claims (1)
- Комплексный теплообменник из многослойных пластин, содержащий корпус с газовыми и воздушными патрубками, внутри которого помещен пакет, состоящий из пластин, образующих между собой газовые и воздушные каналы, снабженные термоэлектрическими преобразователями, соединенными в термоэлектрические секции и с общими коллекторами одноименных электрических зарядов, соединенными, в свою очередь, с клеммами, отличающийся тем, что каждая пластина представляет собой перегородку, выложенную из плоских термоэлектрических преобразователей, покрытую с обеих сторон крестообразно теплообменными поверхностями, выполненными в виде тавров и уголков из материала с высокой теплопроводностью, прикрепленных своими торцами к внутренней поверхности корпуса, образуя многослойную теплообменную пластину, причем теплообменные поверхности в смежных многослойных теплообменных пластинах расположены относительно друг друга в шахматном порядке, каждая термоэлектрическая секция соединена параллельно с общими коллекторами одноименных электрических зарядов, образуя термоэлектрические блоки, соединенные, в свою очередь, с клеммами.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020129596A RU2737574C1 (ru) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | Комплексный теплообменник из многослойных пластин |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020129596A RU2737574C1 (ru) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | Комплексный теплообменник из многослойных пластин |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2737574C1 true RU2737574C1 (ru) | 2020-12-01 |
Family
ID=73792564
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020129596A RU2737574C1 (ru) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | Комплексный теплообменник из многослойных пластин |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2737574C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU221148U1 (ru) * | 2023-08-29 | 2023-10-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) | Комплексный пластинчато-вихревой теплообменник |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2054521U (zh) * | 1988-11-18 | 1990-03-14 | 西安交通大学 | 供热蒸汽过热度利用装置 |
SU1575062A1 (ru) * | 1988-01-05 | 1990-06-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Нефтяного Машиностроения | Пластинчатый воздухоподогреватель |
RU39282U1 (ru) * | 2003-05-08 | 2004-07-27 | Груздев Вячеслав Борисович | Термоэлектрический осушитель газов груздева |
CN101476716A (zh) * | 2009-01-23 | 2009-07-08 | 太原电力高等专科学校 | 一种工业锅炉排渣余热利用装置 |
RU2523521C2 (ru) * | 2012-08-31 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) | Комплексный утилизатор тепла сбросных газов |
-
2020
- 2020-09-08 RU RU2020129596A patent/RU2737574C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1575062A1 (ru) * | 1988-01-05 | 1990-06-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Нефтяного Машиностроения | Пластинчатый воздухоподогреватель |
CN2054521U (zh) * | 1988-11-18 | 1990-03-14 | 西安交通大学 | 供热蒸汽过热度利用装置 |
RU39282U1 (ru) * | 2003-05-08 | 2004-07-27 | Груздев Вячеслав Борисович | Термоэлектрический осушитель газов груздева |
CN101476716A (zh) * | 2009-01-23 | 2009-07-08 | 太原电力高等专科学校 | 一种工业锅炉排渣余热利用装置 |
RU2523521C2 (ru) * | 2012-08-31 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) | Комплексный утилизатор тепла сбросных газов |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU221148U1 (ru) * | 2023-08-29 | 2023-10-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) | Комплексный пластинчато-вихревой теплообменник |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5959240A (en) | Thermoelectric converter for heat-exchanger | |
US4734139A (en) | Thermoelectric generator | |
ES2374641T3 (es) | Intercambiador de calor para calentadores de condensación montados en pared. | |
RU2523521C2 (ru) | Комплексный утилизатор тепла сбросных газов | |
US9698332B2 (en) | Hybrid device comprising a thermoelectric module, notably intended to generate an electric current in a motor vehicle and a heat exchanger | |
WO1983000380A1 (en) | Heat pipe heat exchanger | |
RU2422728C1 (ru) | Полифункциональный воздухоподогреватель | |
RU2737574C1 (ru) | Комплексный теплообменник из многослойных пластин | |
WO2015009205A1 (en) | Неат-exchange machines | |
RU2319095C1 (ru) | Теплообменный элемент и пластинчатый теплообменник | |
RU2691896C1 (ru) | Комплексный коррозионноустойчивый воздухоподогреватель | |
JP2013545270A (ja) | 特に自動車で電流を生成するための熱電装置 | |
RU221148U1 (ru) | Комплексный пластинчато-вихревой теплообменник | |
RU2736316C1 (ru) | Пластинчатый теплоэлектротеплообменник | |
RU2600192C1 (ru) | Термоэлектрический венец для дымовой трубы | |
US3702633A (en) | Gas-to-gas heat exchanger | |
RU2487301C2 (ru) | Полифункциональный стеклоблочный воздухоподогреватель | |
RU2656773C1 (ru) | Автономный воздухонагреватель | |
RU2705193C2 (ru) | Автономный воздухоподогреватель | |
RU2541799C1 (ru) | Теплоэлектрический генератор для индивидуального энергоснабжения | |
RU2592938C1 (ru) | Стеклоблочный воздухоподогреватель-электрогенератор | |
RU105728U1 (ru) | Теплообменник | |
RU2810836C1 (ru) | Пластинчатый теплообменник с вставными турбулизаторами | |
RU2762930C1 (ru) | Мобильный автономный теплоэлектрогенератор | |
RU2509266C1 (ru) | Термоэлектрическое звено для трубы |