RU2796299C1 - Heat exchanger for pneumatic systems - Google Patents
Heat exchanger for pneumatic systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2796299C1 RU2796299C1 RU2022132488A RU2022132488A RU2796299C1 RU 2796299 C1 RU2796299 C1 RU 2796299C1 RU 2022132488 A RU2022132488 A RU 2022132488A RU 2022132488 A RU2022132488 A RU 2022132488A RU 2796299 C1 RU2796299 C1 RU 2796299C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- rows
- pneumatic systems
- shaped modules
- coil
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам для проведения теплообменных процессов связанных с пневматическими установками, которые могут быть использованы в промышленности, на транспорте, и других отраслях.The invention relates to heat power engineering, namely to devices for carrying out heat exchange processes associated with pneumatic installations, which can be used in industry, transport, and other industries.
В современной промышленности все чаще находят применение пневматические системы, имеющие в качестве рабочей среды - воздух или газ, которые отличаются своей экологичностью и достаточной эффективностью.In modern industry, pneumatic systems are increasingly being used, which have air or gas as a working medium, which are distinguished by their environmental friendliness and sufficient efficiency.
Целью предложенного изобретения является создание устройства, обеспечивающего высокую энергоэффективность и скорость прогрева воздуха в теплообменнике для эффективной работы пневматических систем.The purpose of the proposed invention is to create a device that provides high energy efficiency and the rate of heating the air in the heat exchanger for the efficient operation of pneumatic systems.
Широко известны теплообменники, содержащие корпус с входом и выходом и размещенный внутри теплообменник.Widely known heat exchangers, containing a housing with an inlet and outlet and placed inside the heat exchanger.
Недостатком данного типа накопителей является их низкая энергоэффективность, длительное время и неравномерность нагрева воздуха внутри системы.The disadvantage of this type of storage is their low energy efficiency, long time and uneven heating of the air inside the system.
Из RU 2348882 U1, 10.03.2009 известен теплообменник радиально-спирального типа, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с патрубками подвода и отвода теплоносителей, внутри которого установлены один над другим два или более блоков теплообменных элементов с образованием периферийного кольцеобразного и центрального цилиндрического распределительных коллекторов, каждый блок сформирован из вертикально установленных, примыкающих друг к другу теплообменных элементов, сваренных между собой вертикальными швами и образующих кольцевой ряд вокруг вертикальной оси корпуса, каждый теплообменный элемент выполнен полым и представляет собой две сваренные по двум горизонтальным сторонам стенки с дистанционирующими выступами, имеющие в поперечном сечении форму спирали Архимеда и образующие во внутренней полости радиально-спиральный щелевой канал для одного из теплоносителей, а теплообменные элементы прилегают друг к другу, образуя наружные вертикальные щелевые каналы для перемещения в аксиальном направлении второго теплоносителя, причем внутренние полости спиралевидных теплообменных элементов всех блоков сообщаются с периферийным и центральным распределительными коллекторами, а между смежными блоками теплообменных элементов поочередно в периферийном и центральном распределительных коллекторах установлены горизонтальные перегородки, которые разделяют каждый из распределительных коллекторов на отдельные изолированные полости и, препятствуя движению потока теплоносителя вдоль распределительного коллектора, направляют его после истечения из внутренних полостей теплообменных элементов одного блока во внутренние полости теплообменных элементов последующего блока.From RU 2348882 U1, 03/10/2009, a radial-spiral heat exchanger is known, containing a vertical cylindrical body with nozzles for supplying and discharging heat carriers, inside which two or more blocks of heat exchange elements are installed one above the other to form a peripheral annular and central cylindrical distribution manifolds, each block formed from vertically installed heat exchange elements adjacent to each other, welded together by vertical seams and forming an annular row around the vertical axis of the body, each heat exchange element is hollow and consists of two walls welded along two horizontal sides with spacer protrusions, having a cross-sectional shape Archimedean spirals and forming in the inner cavity a radial-spiral slotted channel for one of the heat carriers, and the heat exchange elements are adjacent to each other, forming external vertical slotted channels for moving the second heat carrier in the axial direction, and the internal cavities of the spiral heat exchange elements of all blocks communicate with the peripheral and central distribution manifolds, and between adjacent blocks of heat exchange elements, horizontal partitions are installed alternately in the peripheral and central distribution manifolds, which divide each of the distribution manifolds into separate isolated cavities and, preventing the movement of the coolant flow along the distribution manifold, direct it after outflow from the internal cavities of the heat exchange elements one block into the internal cavities of the heat exchange elements of the next block.
Недостатком данного теплообменника является его низкая энергоэффективность, длительное время и неравномерность нагрева воздуха внутри теплообменного элемента, поскольку нагрев осуществляется сверху вниз (а по законам физики тепло стремится вверх), при этом теплообменные элементы имеют сложную конструкцию и не обеспечивают равномерного и должного прогрева пластин. Кроме того, система нуждается во внешнем источнике нагрева и имеет сложную конструкцию.The disadvantage of this heat exchanger is its low energy efficiency, long time and uneven heating of the air inside the heat exchange element, since the heating is carried out from top to bottom (and according to the laws of physics, heat tends to rise), while the heat exchange elements have a complex design and do not provide uniform and proper heating of the plates. In addition, the system needs an external heating source and has a complex structure.
В основу данного изобретения поставлена задача разработать конструкцию теплообменника пневматических систем, устраняющую указанные недостатки.The basis of this invention is the task of developing a design of a heat exchanger for pneumatic systems that eliminates these disadvantages.
Техническим результатом является повышение энергоэффективности устройства, снижение энергозатрат, повышение скорости прогрева воздуха в системе, при простоте конструкции и компактности.The technical result is to increase the energy efficiency of the device, reduce energy costs, increase the rate of air heating in the system, with a simple design and compactness.
Данный технический результат достигается тем, что теплообменник пневматических систем включает полый корпус цилиндрической формы, содержащий зону горения и рабочую зону, при этом в рабочей зоне содержится входное отверстие для установленного внутри нее змеевика-теплообменника, при этомThis technical result is achieved by the fact that the pneumatic systems heat exchanger includes a hollow cylindrical body containing a combustion zone and a working zone, while the working zone contains an inlet for a coil-heat exchanger installed inside it, while
змеевик-теплообменник выполнен из полой трубы из множества рядов П-образных модулей с входным и выходным отверстием, расположенных друг над другом по высоте рабочей зоны полого корпуса, при этом указанные ряды П-образных модулей связаны между собой соединительными элементами с образованием единой трубопроводной системы, причем каждый из рядов П-образных модулей повернут относительно следующего над ним ряда в одном направлении вращения, аthe coil-heat exchanger is made of a hollow pipe from a plurality of rows of U-shaped modules with an inlet and outlet, located one above the other along the height of the working area of the hollow body, while these rows of U-shaped modules are interconnected by connecting elements to form a single pipeline system, moreover, each of the rows of U-shaped modules is rotated relative to the next row above it in one direction of rotation, and
зона горения включает, по меньшей мере, одну форсунку подачи топлива, по меньшей мере, одну форсунку подачи воздуха, а также элемент поджига.the combustion zone includes at least one fuel supply nozzle, at least one air supply nozzle, and an ignition element.
Элемент поджига выполнен в виде электрода.The ignition element is made in the form of an electrode.
Полый корпус в своей нижней части содержит патрубок поддува воздуха.The hollow body in its lower part contains a pipe for blowing air.
Полый корпус включает опору.The hollow body includes a support.
Каждый ряд П-образных модулей включает дополнительные П-образные модули, связанные в единый общий модуль.Each row of U-shaped modules includes additional U-shaped modules connected into a single common module.
На внешней поверхности рядов П-образных модулей змеевика-теплообменника закреплены теплоаккумулирующие ребра.On the outer surface of the rows of U-shaped modules of the coil-heat exchanger, heat-accumulating ribs are fixed.
Теплоаккумулирующие ребра выполнены игольчатой формы из множества выступающих игл.The heat storage ribs are needle-shaped from a plurality of protruding needles.
Змеевик-теплообменник установлен на опорной быстросъемной конструкции, включающей центральную ось и верхнюю крышку-держатель.The coil-heat exchanger is mounted on a supporting quick-detachable structure, including a central axis and a top cover-holder.
Далее, предложенное изобретение будет подробно рассмотрено с учетом иллюстраций, гдеFurther, the proposed invention will be discussed in detail, taking into account the illustrations, where
на фиг. 1 - представлен теплообменник пневматических систем, вид сбоку;in fig. 1 - shows the heat exchanger of pneumatic systems, side view;
на фиг. 2 - представлен теплообменник пневматических систем, вид сбоку в разрезе;in fig. 2 - shows the heat exchanger of pneumatic systems, side view in section;
на фиг. 3 - представлен вид А, увеличенный фрагмент зоны горения;in fig. 3 - view A is presented, an enlarged fragment of the combustion zone;
на фиг. 4 - представлен змеевик-теплообменник с примером сечений по уровням П-образных модулей;in fig. 4 - a coil-heat exchanger is presented with an example of cross-sections by levels of U-shaped modules;
на фиг. 5 - представлен вид В, увеличенный фрагмент сечения по уровню П-образного модуля;in fig. 5 - view B is presented, an enlarged fragment of the section along the level of the U-shaped module;
на фиг. 6-29 - представлены сечения змеевика-теплообменника по уровням;in fig. 6-29 - sections of the coil-heat exchanger by levels are presented;
на фиг. 30 - представлен общий вид теплообменника пневматических систем с дополнительными П-образными модулями, в изометрии;in fig. 30 - shows a general view of the heat exchanger of pneumatic systems with additional U-shaped modules, in isometry;
где позиции:where positions:
1 - полый корпус;1 - hollow body;
2 - зона горения;2 - combustion zone;
3 - рабочая зона;3 - working area;
4 - входное отверстие;4 - inlet;
5 - змеевик-теплообменник;5 - coil-heat exchanger;
6 - П-образные модули;6 - U-shaped modules;
7 - соединительные элементы;7 - connecting elements;
8 - форсунка подачи топлива;8 - fuel supply nozzle;
9 - форсунка подачи воздуха;9 - air supply nozzle;
10 - элемент поджига;10 - ignition element;
11 - патрубок поддува воздуха;11 - air intake pipe;
12 - опора;12 - support;
13 - центральная ось;13 - central axis;
14 - верхняя крышка-держатель.14 - top cover-holder.
Теплообменник пневматических систем включает полый корпус 1 цилиндрической формы, включающий зону горения 2 и рабочую зону 3, при этом в рабочей зоне 3 содержится входное 4 отверстие для установленного внутри нее змеевика-теплообменника 5.The pneumatic systems heat exchanger includes a
Материал изготовления полого корпуса 1 - сталь, предпочтительно нержавеющая жаропрочная сталь, для повышения долговечности устройства. С наружной стороны, а также со стороны дна и верхней стороны полый корпус 1 предпочтительно содержит теплоизолирующий слой, например, приклеенный слой стойкого к высоким температурам теплоизолятора или слой стойкого к высоким температурам напыленного утеплителя, для повышения энергоэффективности (снижение теплопотерь) устройства.The material of manufacture of the
Полый корпус 1 содержит входное 4 отверстие для змеевика-теплообменника 5, которое стыкуется с соответствующим концом устанавливаемого внутрь змеевика-теплообменника 5.The
Полый корпус 1 в своей нижней части предпочтительно содержит патрубок поддува воздуха 11 с регулировочной заслонкой, обеспечивающей регулировку степени подачи воздуха. Предпочтительно также устанавливать полый корпус 1 на соответствующую опору 12, выполненную, например, в виде трех ножек, или опорного каркаса или иным образом.The
Змеевик-теплообменник 5, в своей основе, выполнен из полой трубы, изготовленной, например, из нержавеющей жаропрочной стали или иных подходящих для теплопередачи материалов. Змеевик-теплообменник 5 служит для пропускания и нагрева через (внутри) него рабочей среды. Рабочая среда внутри змеевика-теплообменника 5 подогревается источником тепла, расположенным в зоне горения 2, выполненным, например, как газовый котел, жидкостная горелка и пр.The
Змеевик-теплообменник 5 состоит из множества рядов П-образных модулей 6 со скруглениями в вершинах П-образного профиля для лучшего пневмодинамического потока теплоносителя. П-образные модули 6 имеют входные и выходные отверстия. Данные отверстия, как вариант, могут быть соединены с дополнительными П-образными модулями 6 в одном ряду, образуя единый более широкий общий модуль, для размещения внутри более широкого полого корпуса 1. Входные и выходные отверстия П-образного модуля 6 в каждом ряду связаны между собой соединительными элементами 7 с образованием единой трубопроводной системы. Соединительные элементы 7 связывают расположенные друг над другом П-образные модули 6 в ряды по высоте всей рабочей зоны 3 полого корпуса 1, причем каждый из рядов П-образных модулей 6 повернут относительно следующего над ним ряда в одном направлении вращения. Угол поворота подбирается опытным путем и предпочтительно составляет около 15°, однако может быть и больше и меньше. Угол поворота подбирался с тем расчетом, чтобы каждый следующий ряд имел воздушное пространство над вышерасположенным, обеспечивая тем самым свободный (сквозной) проход вверх разогретого воздуха, прогревая, тем самым сразу множество рядов змеевика-теплообменника 5, исключая застой холодного воздуха в необогреваемых зонах.The coil-
Змеевик-теплообменник 5 предпочтительно установлен на опорной быстросъемной конструкции, включающей центральную ось 13 и верхнюю крышку-держатель 14. Верхняя крышка-держатель 14 устанавливается на верхний торец полого корпуса 1, например, посредством выступающих элементов. Верхняя крышка-держатель 14 может дополнительно включать ребра жесткости. Также предпочтительно центральную ось 13 оснастить крюком или рым-болтом, для вытаскивания вверх змеевика-теплообменника 5, например лебедкой или иным подъемным приспособлением.The coil-
Зона горения 2 включает, по меньшей мере, одну форсунку 8 подачи топлива, например газа, по меньшей мере, одну форсунку 9 подачи воздуха, а также элемент поджига 10. Количество форсунок подачи топлива 8 и подачи воздуха 9 может быть различным, что связано с типом топлива, размером зоны горения 2, необходимости быстрого прогрева и прочих факторах. Элемент поджига 10 преимущественно выполнен в виде электрода.The
Выполнение змеевика-теплообменника 5 по всей высоте рабочей зоны 3 (за исключением технологических зазоров сверху/снизу) обеспечивает большую площадь нагрева, тем самым повышая энергоэффективность устройства, снижая энергозатраты, повышая скорость прогрева рабочей среды. Выполнение каждого ряда в виде П-образного модуля 6 (полузмейкой) сводит к минимуму застой воздуха вокруг змеевика-теплообменника 5, повышает площадь теплообмена, что также повышает энергоэффективность устройства, снижает энергозатраты, повышает скорость прогрева рабочей среды для повышения давления внутри системы. Поворот каждого из рядов П-образных модулей 6 относительно следующего над ним ряда в одном направлении вращения также исключает застой воздуха, обеспечивая циркуляцию нагретого воздуха между рядами, что обеспечивает хорошую общую циркуляцию разогретого воздуха внутри полого корпуса 1, что также повышает энергоэффективность устройства, снижает энергозатраты, повышает скорость прогрева рабочей среды.The implementation of the coil-
На внешней поверхности рядов П-образных модулей 6 змеевика-теплообменника 5 предпочтительно закреплять теплорассеивающие ребра (на чертеже не обозначены). Ребра крепятся путем припаивания, приклеивания и любым другим способом. Теплорассеивающие ребра также можно выполнить игольчатой формы из множества выступающих игл, установленных по поверхности змеевика-теплообменника 5. Данные теплорассеивающие ребра увеличат площадь контакта разогретого воздуха с змеевиком-теплообменником 5 (повышается теплопередача), тем самым также повышается энергоэффективность устройства, снижаются энергозатраты, повышается скорость прогрева рабочей среды.On the outer surface of the rows of
Пример 1Example 1
Теплообменник пневматических систем включает,Pneumatic systems heat exchanger includes,
- полый корпус 1 цилиндрической формы, включающий зону горения 2 и рабочую зону 3,- a
- змеевик-теплообменник 5 установлен на опорной быстросъемной конструкции, включающей центральную ось 13 и верхнюю крышку-держатель 14,- the coil-
- змеевик-теплообменник 5 выполнен из алюминиевой полой трубы из множества рядов П-образных модулей 6 с входным и выходным отверстием, расположенных друг над другом по высоте рабочей зоны 3 полого корпуса 1, при этом указанные ряды П-образных модулей 6 связаны между собой соединительными элементами 7 с образованием единой трубопроводной системы, причем каждый из рядов П-образных модулей 6 повернут относительно следующего над ним ряда на угол около 15° в одном направлении вращения,- coil-
- зона горения 2 включает две форсунки 8 подачи топлива и одну форсунку 9 подачи воздуха, а также элемент поджига 10.-
Пример 2Example 2
Теплообменник пневматических систем включает,Pneumatic systems heat exchanger includes,
- полый корпус 1 цилиндрической формы, включающий зону горения 2 и рабочую зону 3,- a
- полый корпус 1 включает опору 12, а в своей нижней части содержит патрубок поддува воздуха 11,- the
- змеевик-теплообменник 5 выполнен из полой трубы (нержавеющая жаропрочная сталь) из множества рядов П-образных модулей 6 с входным и выходным отверстием, расположенных друг над другом по высоте рабочей зоны 3 полого корпуса 1, при этом указанные ряды П-образных модулей 6 связаны между собой соединительными элементами 7 с образованием единой трубопроводной системы, причем каждый из рядов П-образных модулей 6 повернут относительно следующего над ним ряда на угол около 22° в одном направлении вращения,- coil-
- зона горения 2 включает четыре форсунки 8 подачи топлива и две форсунки 9 подачи воздуха, а также элемент поджига 10 в виде электрода.-
- на внешней поверхности рядов П-образных модулей змеевика-теплообменника 5 закреплены теплоаккумулирующие ребра игольчатой формы.- on the outer surface of the rows of U-shaped modules of the coil-
Предложенное решение обеспечивает повышение энергоэффективности устройства, снижение энергозатрат, повышение скорости прогрева воздуха в системе, при простоте конструкции и компактности.The proposed solution provides an increase in the energy efficiency of the device, a reduction in energy costs, an increase in the rate of heating of the air in the system, with a simple design and compactness.
Claims (8)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2796299C1 true RU2796299C1 (en) | 2023-05-22 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU224410U1 (en) * | 2024-01-16 | 2024-03-21 | Открытое акционерное общество "Боринское" | Hot water heating boiler cast iron gas |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2238500C1 (en) * | 2002-12-27 | 2004-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Анод" | Heat-exchange apparatus |
RU2348882C1 (en) * | 2007-07-19 | 2009-03-10 | Дмитрий Львович Астановский | Astanov radial-spiral-type heat-exchanger (versions) |
RU2690308C1 (en) * | 2018-01-09 | 2019-05-31 | Акционерное общество "Опытное Конструкторское Бюро Машиностроения имени И.И. Африкантова" (АО "ОКБМ Африкантов") | Heat exchanging device |
CN110174006A (en) * | 2019-06-20 | 2019-08-27 | 哈尔滨理工大学 | A kind of three layers of spiral heat exchange tube |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2238500C1 (en) * | 2002-12-27 | 2004-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Анод" | Heat-exchange apparatus |
RU2348882C1 (en) * | 2007-07-19 | 2009-03-10 | Дмитрий Львович Астановский | Astanov radial-spiral-type heat-exchanger (versions) |
RU2690308C1 (en) * | 2018-01-09 | 2019-05-31 | Акционерное общество "Опытное Конструкторское Бюро Машиностроения имени И.И. Африкантова" (АО "ОКБМ Африкантов") | Heat exchanging device |
CN110174006A (en) * | 2019-06-20 | 2019-08-27 | 哈尔滨理工大学 | A kind of three layers of spiral heat exchange tube |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU224410U1 (en) * | 2024-01-16 | 2024-03-21 | Открытое акционерное общество "Боринское" | Hot water heating boiler cast iron gas |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7168395B2 (en) | Submerged combustion LNG vaporizer | |
US8720387B2 (en) | Heat exchanger | |
RU2717732C2 (en) | Condensing heat exchanger equipped with heat exchanging device | |
RU2472087C2 (en) | Heat exchanger designed in particular for heat generators | |
US3916990A (en) | Gas turbine regenerator | |
US3368548A (en) | High capacity submerged hot gas heat exchanger | |
RU2796299C1 (en) | Heat exchanger for pneumatic systems | |
CN102200395A (en) | An apparatus and a method for a natural draft air cooled condenser cooling tower | |
KR200394673Y1 (en) | Heat exchanger | |
KR101151016B1 (en) | Hot air blowing apparatus using thermal storage oil | |
KR200405040Y1 (en) | Fluid heating equipment for improvement of boiler and heat exchanger | |
KR100798629B1 (en) | Apparatus for boiler heat exchanging with multi pass structure for combustion gas | |
RU2686357C1 (en) | Gaseous medium heater | |
KR200404672Y1 (en) | Structure of heat exchanger | |
RU2296921C2 (en) | Liquid or gas heater | |
CN219318437U (en) | Burner and water heater | |
RU2788016C1 (en) | Air-air heat exchanger | |
KR20200028632A (en) | 7 normal cubic meter per hour hydrogen production apparatus | |
KR100553479B1 (en) | Heat exchanger | |
RU46556U1 (en) | DIRECT VERTICAL STEAM GENERATOR | |
CN204478877U (en) | A kind of coil exchanger | |
RU211314U1 (en) | TUBE HEATING RADIATOR | |
KR102114863B1 (en) | Plate type heat exchanger applied to phase change material | |
CN216898481U (en) | Ventilation structure of vaporizer | |
CN217005461U (en) | Novel flat heat exchanger |