RU2741565C2

RU2741565C2 - Pebble gas heater (versions)

Info

Publication number: RU2741565C2
Application number: RU2017139734A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Петрович Куршин; Николай Иванович Батура; Алексей Юрьевич Кармадонов
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2021-01-26
Also published as: RU2017139734A; RU2017139734A3

Abstract

FIELD: heating equipment.

SUBSTANCE: invention relates to heat engineering and can be used in development of pebble gas heaters for aerodynamic pipes. Disclosed is a pebble gas heater comprising a nozzle with a gastight side surface tightly sealed in the body at the gas outlet end and a heat accumulating element, wherein the heat accumulating element of the nozzle is made in form of tubes with variable cross-sectional area or cross-section shape.

EFFECT: use of invention simplifies structure and process of heater manufacturing, widens its application area.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при разработке кауперных подогревателей газа для аэродинамических труб.The invention relates to heat engineering and can be used in the development of cowper gas heaters for wind tunnels.

Известен кауперный подогреватель газа, где в качестве теплоаккумулирующей насадки использованы плотно упакованные цилиндрические стержни, а элементы разогрева размещены равномерно по сечению насадки и выполнены в виде труб с наружным диаметром, равным диаметру стержня насадки. Нагреваемый газ проходит по узким каналам, образованным в теле насадки между стержнями и нагревательными элементами. (Авторское свидетельство СССР №205989, МПК F24Н 7/02, 1965 г.). Недостатком известного подогревателя является невысокая эффективность теплопередачи вследствие недостаточно развитой поверхности теплосъема насадки, минимальный диаметр стержней которой ограничен по условиям прочности.Known cowper gas heater, where as a heat storage packing used tightly packed cylindrical rods, and the heating elements are evenly placed over the cross section of the packing and made in the form of pipes with an outer diameter equal to the diameter of the rod of the packing. The gas to be heated passes through narrow channels formed in the body of the packing between the rods and the heating elements. (USSR author's certificate No. 205989, IPC F24H 7/02, 1965). The disadvantage of the known heater is the low efficiency of heat transfer due to the insufficiently developed heat removal surface of the packing, the minimum diameter of the rods of which is limited by strength conditions.

Известен кауперный подогреватель газа, принятый за прототип, у которого теплоаккумулирующая насадка выполнена в виде цилиндра из спеченного газопроницаемого материала (например, металлокерамики), герметично уплотненного в корпусе у торца выхода газа (Авторское свидетельство СССР №646645, МПК F24Н 7/02, 1978 г.).Known cowper gas heater, taken as a prototype, in which the heat storage nozzle is made in the form of a cylinder of sintered gas-permeable material (for example, cermets), hermetically sealed in the housing at the end of the gas outlet (USSR author's certificate No. 646645, IPC F24N 7/02, 1978 .).

Недостатком известного кауперного подогревателя газа является большое гидравлическое сопротивление при протекании через него рабочего газа, обусловленное тем, что материал насадки при изготовлении прессуется из порошка и спекается. Кроме того, для изготовления теплоаккумулирующей насадки требуется специальный порошок с определенными свойствами. Указанные недостатки ограничивают нижний уровень давлений газа и верхний уровень удельных расходов газа, за пределами которых нецелесообразно применять подогреватель. Они сужают область возможного использования подогревателя и усложняют процесс его изготовления.The disadvantage of the known cowper gas heater is a large hydraulic resistance when the working gas flows through it, due to the fact that the packing material is pressed from powder during manufacture and sintered. In addition, a special powder with specific properties is required for the manufacture of a heat-storage packing. These disadvantages limit the lower level of gas pressures and the upper level of specific gas flow rates, beyond which it is impractical to use a heater. They narrow the area of possible use of the heater and complicate the manufacturing process.

Задачей настоящего изобретения является расширение области возможного применения кауперного подогревателя и упрощение процесса его изготовления.The object of the present invention is to expand the scope of possible application of the cowper heater and to simplify the manufacturing process.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в снижении гидравлического сопротивления подогревателя, упрощении конструкции.The technical result provided by the invention consists in reducing the hydraulic resistance of the heater, simplifying the design.

Решение поставленной задачи и указанный технический результат достигаются тем, что в кауперном подогревателе газа, содержащем герметично уплотненную в корпусе у торца выхода газа насадку с газонепроницаемой боковой поверхностью и теплоаккумулирующий элемент, теплоаккумулирующий элемент насадки выполнен либо в виде засыпки из шариков или частиц иной формы, либо из проволочной путанки или стружки, либо в виде пакета из стержней, трубок, с переменной вдоль оси площадью или формой поперечного сечения.The solution to the problem and the specified technical result is achieved by the fact that in a cowper gas heater containing a nozzle hermetically sealed in the housing at the end of the gas outlet with a gas-tight lateral surface and a heat storage element, the heat storage element of the nozzle is made either as a filling of balls or particles of a different shape, or from wire tangles or shavings, or in the form of a package of rods, tubes, with a variable along the axis of the area or cross-sectional shape.

Схема предлагаемого кауперного подогревателя газа приведена на фиг 1. Кауперный подогреватель газа содержит корпус 1 с теплоизоляцией 1а на его внутренней поверхности, теплоаккумулирующий элемент 2 насадки, упорную решетку 3 и газонепроницаемый цилиндрический кожух 4, уплотненный в корпусе у торца выхода газа с помощью уплотнителя 5, входную решетку 6, систему разогрева теплоаккумулирующего элемента.The diagram of the proposed cowper gas heater is shown in Fig. 1. The cowper gas heater contains a housing 1 with thermal insulation 1a on its inner surface, a heat-storage element 2 of the packing, a thrust grid 3 and a gas-tight cylindrical casing 4, sealed in the housing at the end of the gas outlet using a seal 5, inlet grate 6, heating system of the heat storage element.

Теплоаккумулирующий элемент 2 насадки вместе с упорной 3 и входной 6 решетками установлен в кожухе 4 и выполнен либо в виде засыпки из шариков или частиц иной формы, из проволочной путанки или стружки, либо в виде пакета из стержней, трубок с переменной вдоль оси площадью или формой поперечного сечения.The heat-accumulating element 2 of the nozzle, together with the thrust 3 and inlet 6 grids, is installed in the casing 4 and is made either in the form of a backfill of balls or particles of a different shape, from wire tangles or shavings, or in the form of a package of rods, tubes with a variable area or shape along the axis cross section.

Кауперный подогреватель газа работает следующим образом.Cowper gas heater works as follows.

Включают систему разогрева теплоаккумулирующего элемента 3 и производят разогрев теплоаккумулирующей насадки до заданной температуры. Затем начинают пропускать газ через подогреватель. Проходя через теплоаккумулируюшую насадку, газ принимает тепло от насадки и нагревается. Когда температура газа после насадки становится меньше минимально допустимой величины, подачу газа прекращают и производят очередной разогрев насадки.The heating system of the heat storage element 3 is switched on and the heat storage nozzle is heated to a predetermined temperature. Then gas is passed through the heater. Passing through the heat storage nozzle, the gas receives heat from the nozzle and heats up. When the gas temperature after the packing becomes less than the minimum permissible value, the gas supply is stopped and the packing is heated up again.

В предлагаемом подогревателе газа для изготовления теплоаккумулирующей насадки не требуется специальных пористых проницаемых материалов с жесткой структурой с определенными свойствами. Насадка изготавливается из более доступных материалов, в том числе тугоплавких металлов, которые производятся в промышленности. Изготовление насадки не требует специальных технологий и оборудования. Гидравлическое сопротивление предлагаемой конструкции много меньше гидравлического сопротивления конструкций из прессованных, спеченных материалов. Предлагаемая схема выполнения насадки обеспечивает высокую эффективность теплоотдачи от насадки к рабочему газу и минимальное гидравлическое сопротивление при определенной пористости (просветности) насадки, расширяет номенклатуру материалов, которая может быть использована для создания регенеративных нагревателей газа.In the proposed gas heater for the manufacture of heat storage packing does not require special porous permeable materials with a rigid structure with certain properties. The packing is made from more affordable materials, including refractory metals, which are produced in industry. Nozzle manufacturing does not require special technologies and equipment. The hydraulic resistance of the proposed design is much less than the hydraulic resistance of structures made of pressed, sintered materials. The proposed design of the packing provides high efficiency of heat transfer from the packing to the working gas and minimal hydraulic resistance at a certain porosity (transparency) of the packing, expands the range of materials that can be used to create regenerative gas heaters.

Таким образом, использование изобретения позволяет упростить конструкцию и процесс изготовления подогревателя, расширить область его применения.Thus, the use of the invention makes it possible to simplify the design and manufacturing process of the heater, to expand the scope of its application.

Claims

Cowper gas heater containing a hermetically sealed

in the body at the end of the gas outlet a nozzle with a gas-tight side

surface and heat storage element, characterized in that

the heat storage element of the packing is made in the form of tubes with

variable along the axis by area or cross-sectional shape.