RU37407U1

RU37407U1 - HEATER

Info

Publication number: RU37407U1
Application number: RU2004102481/20U
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Смирнов; С.М. Чистик; С.Н. Паршин; С.В. Киселев; А.И. Райкевич
Original assignee: Киселев Сергей Владимирович; Паршин Сергей Николаевич; Райкевич Александр Иосифович
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2004-04-20

Abstract

1. Подогреватель, содержащий корпус с расположенными в нем горелочным устройством, каналом для подвода воздуха к нему, теплообменным модулем, включающим коаксиально расположенные внутреннюю и внешнюю трубы, горелочным тоннелем, входной и выходной коллекторы, дымовую трубу, отличающийся тем, что теплообменный модуль имеет каналы, расположенные в полости между внутренней и внешней трубой и последовательно сообщающиеся между собой, при этом полость между внутренней и внешней трубой с противоположных сторон выполнена заглушенной, горелочный тоннель размещен внутри теплообменного модуля, а канал для подвода воздуха образован внешней трубой теплообменного модуля и боковой стенкой корпуса.2. Подогреватель по п.1, отличающийся тем, что каналы теплообменного модуля образованы посредством перегородок, ориентированных в осевом направлении.3. Подогреватель по п.1, отличающийся тем, что входной и выходной коллекторы расположены со стороны горелочного устройства и соединены с каналами теплообменного модуля.4. Подогреватель по п.2, отличающийся тем, что перегородки теплообменного модуля снабжены отверстиями для последовательного сообщения каналов.5. Подогреватель по п.1, отличающийся тем, что теплообменный модуль содержит дополнительный теплообменный элемент, расположенный в полости внутренней трубы теплообменного модуля и соединяющий его каналы.6. Подогреватель по п.1, отличающийся тем, что он содержит шибер, расположенный в канале для подвода воздуха вблизи горелочного устройства.7. Подогреватель по п.1, отличающийся тем, что теплообменный модуль содержит ребра для увеличения теплообменной поверхности, расположен1. A heater comprising a housing with a burner located in it, a channel for supplying air to it, a heat exchange module including coaxially located inner and outer pipes, a burner tunnel, input and output headers, a chimney, characterized in that the heat exchange module has channels located in the cavity between the inner and outer pipe and sequentially communicating with each other, while the cavity between the inner and outer pipe from opposite sides is muffled, burner The second tunnel is located inside the heat exchange module, and the channel for supplying air is formed by the outer pipe of the heat exchange module and the side wall of the housing. 2. The heater according to claim 1, characterized in that the channels of the heat exchange module are formed by partitions oriented in the axial direction. The heater according to claim 1, characterized in that the input and output collectors are located on the side of the burner device and are connected to the channels of the heat exchange module. The heater according to claim 2, characterized in that the partitions of the heat exchange module are provided with openings for sequential communication of the channels. The heater according to claim 1, characterized in that the heat exchange module contains an additional heat exchange element located in the cavity of the inner pipe of the heat exchange module and connecting its channels. The heater according to claim 1, characterized in that it contains a gate located in the channel for supplying air near the burner device. The heater according to claim 1, characterized in that the heat exchange module contains ribs to increase the heat exchange surface

Description

Полезная модель относится к устройствам для подогрева газов или жидкостей, а именно к устройствам для низкотемпературного нагрева, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например, в газовой - для подогрева природного газа на входе газораспределительных станций с целью предотвращения процесса гидратообразования.The utility model relates to devices for heating gases or liquids, namely, devices for low-temperature heating, and can be used in various industries, for example, in gas, for heating natural gas at the inlet of gas distribution stations in order to prevent hydrate formation.

Известен подогреватель газа (патент на изобретение РФ №2061200, МПК F27B5/00), содержащий радиантную и конвективную камеры, разделенные вертикальной перевальной стенкой, трубчатые змеевики, размещенные вертикальными рядами в радиантной и конвективной камерах, излучающие горелки. Перевальная стенка установлена в зазоре между соседними вертикальными рядами труб радиантной и конвективной камер и выполнена из жаростойкого материала с высокой излучающей способностью.Known gas heater (patent for the invention of the Russian Federation No. 2061200, IPC F27B5 / 00) containing radiant and convective chambers separated by a vertical wall, tubular coils placed in vertical rows in a radiant and convective chambers emitting burners. The transit wall is installed in the gap between adjacent vertical rows of pipes of the radiant and convective chambers and is made of heat-resistant material with high emissivity.

Однако, эффективность данной конструкции невелика из-за неравномерности обогрева труб по периметру и длине. Кроме того, наличие специального средства для отвода конденсата водяных паров снижает надежность конструкции.However, the effectiveness of this design is small due to the uneven heating of the pipes around the perimeter and length. In addition, the presence of special means for the removal of condensate water vapor reduces the reliability of the design.

Известен также подогреватель газа (патент на изобретение РФ №2140045, МПК F24H3/00), содержащий источник греющей среды, кожухотрубный теплообменник с радиационнойсекцией,экранированнойтеплообменнымитрубами,A gas heater is also known (patent for the invention of the Russian Federation No. 2140045, IPC F24H3 / 00), containing a source of heating medium, a shell-and-tube heat exchanger with a radiation section, shielded by heat exchange pipes,

равнорасположенными относительно внутренней стенки кожуха, дымовую трубу, коллекторы входа и выхода нагреваемой среды, внутренний конвективный пучок теплообменных труб, равнорасположенных по радиусам, коаксиальным радиусу расположения экранных труб, при этом все трубы представляют собой вставленные друг в друга трубы, внешние из которых выполнены с глухим концом, обращенным в сторону горелочного устройства, а с другого конца, за пределами дымового короба, рабочие полости каждой из теплообменных труб сообщены съемными патрубками с тороидальными коллекторами входа и выхода нагреваемой среды.equally spaced relative to the inner wall of the casing, a chimney, collectors of the inlet and outlet of the heated medium, an internal convective bundle of heat exchange pipes equally spaced along the radii, coaxial to the radius of the screen tubes, all pipes being inserted into each other pipes, the outer ones of which are made with a blind the end facing the burner device, and from the other end, outside the chimney, the working cavities of each of the heat exchange pipes are communicated by removable nozzles with a torus oidal collectors of the input and output of the heated medium.

Однако, эффективность данной установки невелика из-за вероятного образования конденсата в дымовом канале. Установка имеет высокую металлоемкость и значительные габариты из-за неравномерности обогрева труб по длине и периметру, требует больших затрат на изготовление, в том числе, из-за применения дорогостоящих жаропрочного сплава и наружного теплоизоляционного материала.However, the efficiency of this installation is low due to the possible formation of condensate in the smoke channel. The installation has high metal consumption and considerable dimensions due to uneven heating of pipes along the length and perimeter, it requires large manufacturing costs, including due to the use of expensive heat-resistant alloy and external heat-insulating material.

Известен также подогреватель газа (патент на изобретение РФ №2168121, МПК F24H3/08), содержащий горелочное устройство, дымовую трубу, коллекторы входа и выхода нагреваемой среды, теплообменный модуль в виде вставленных одна в другую труб, внешние из которых выполнены с глухим концом, обращенным в сторону горелочного устройства, а с другого конца за пределами дымового короба рабочие полости каждой из труб сообщены двумя съемными патрубками с коллекторами входа и выхода. По всей длине теплообменного модуля размещен дополнительный внутренний пояс экранирующих труб, коаксиальный наружному поясу труб, при этом трубы в радиальном направлении движения греющей среды расположены в шахматном порядке.A gas heater is also known (patent for the invention of the Russian Federation No. 2168121, IPC F24H3 / 08), comprising a burner, a chimney, collectors of the input and output of a heated medium, a heat exchange module in the form of pipes inserted one into the other, the external of which are made with a blind end, facing the burner device, and from the other end outside the chimney, the working cavities of each of the pipes are communicated by two removable nozzles with inlet and outlet collectors. Along the entire length of the heat exchange module, an additional inner belt of shielding pipes is placed, coaxial to the outer belt of the pipes, while the pipes in the radial direction of movement of the heating medium are staggered.

Недостатком данной конструкции является недостаточная эффективность из-за вероятного образования конденсата в дымовом канале. Кроме того, установка имеет высокую металлоемкость, значительные габариты, а также низкий коэффициент полезного действия.The disadvantage of this design is the lack of efficiency due to the possible formation of condensate in the smoke channel. In addition, the installation has a high metal consumption, significant dimensions, as well as a low efficiency.

Наиболее близким к заявленному является подогреватель газа (св-во на полезную модель РФ № 27194 МПК F24H3/08), содержащий кольцевую горелку, дымовую трубу, входной и выходной газовые коллекторы, теплообменный модуль, расположенный в корпусе и выполненный в виде коаксиально расположенных внутренней трубы и внешней, заглушенной со стороны горелочного устройства, цилиндрический вкладыш для разделения воздушного и дымового потоков, внутреннюю и внешнюю цилиндрические обечайки, образующие горелочный тоннель и расположенные между цилиндрическим вкладышем и теплообменным модулем в нижней части корпуса.Closest to the claimed one is a gas heater (patent for the utility model of the Russian Federation No. 27194 MPK F24H3 / 08) containing an annular burner, a chimney, gas inlet and outlet manifolds, a heat exchange module located in the housing and made in the form of a coaxially located inner pipe and an external, muffled from the side of the burner device, a cylindrical liner for separating air and smoke flows, the inner and outer cylindrical shells forming a burner tunnel and located between the cylindrical liner and heat exchange module in the lower part of the housing.

Недостатком данной конструкции является малая поверхность теплосъема в самой высокотемпературной зоне горения и малоразвитая поверхность теплообмена нагреваемой среды, что существенно снижает эффективность работы установки.The disadvantage of this design is the small surface of the heat sink in the highest temperature combustion zone and the underdeveloped heat exchange surface of the heated medium, which significantly reduces the efficiency of the installation.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности работы устройства за счет увеличения поверхности теплообмена и максимального использования теплового потока от горелочного устройства.The objective of the proposed utility model is to increase the efficiency of the device by increasing the heat transfer surface and maximizing the use of heat flow from the burner device.

Поставленная задача достигается созданием наилучших условий для обеспечения максимального теплового потока к нагреваемой среде, а также за счет создания более развитой поверхности отбора тепла из зоны горения. Это обеспечивается расположением горелочного устройства внутри теплообменного модуля, созданием каналов в теплообменном модуле, введением дополнительного теплообменного элемента в зону максимального теплового потока, наличием ребер в кольцевом пространстве теплообменного модуля.The task is achieved by creating the best conditions to ensure maximum heat flow to the heated medium, as well as by creating a more developed surface for the selection of heat from the combustion zone. This is ensured by the location of the burner device inside the heat exchange module, the creation of channels in the heat exchange module, the introduction of an additional heat exchange element into the zone of maximum heat flow, and the presence of fins in the annular space of the heat exchange module.

Для решения поставленной задачи в подогревателе, содержащем корпус с расположенными в нем горелочным устройством, каналом для подвода воздуха к нему, теплообменным модулем, включающим коаксиально расположенные внутреннюю и внешнюю трубы, горелочным тоннелем, входной и выходной коллекторы, дымовую трубу, согласно предлагаемого решения, теплообменный модуль имеет каналы, расположенные в полости между внутренней и внешней трубой и последовательно сообщающиеся между собой, при этом полость между внутренней и внешней трубой с противоположных сторон выполнена заглушенной, горелочный тоннель размещен внутри теплообменного модуля, а канал для подвода воздуха образован внешней трубой теплообменного модуля и боковой стенкой корпуса.To solve the problem in a heater containing a housing with a burner located in it, a channel for supplying air to it, a heat exchange module including coaxially located inner and outer pipes, a burner tunnel, inlet and outlet headers, a chimney, according to the proposed solution, a heat exchange the module has channels located in the cavity between the inner and outer tubes and sequentially communicating with each other, while the cavity between the inner and outer tubes is opposite GOVERNMENTAL sides anechoic formed, tunnel burner disposed within a heat exchange module, and a channel for supplying air is formed by the outer pipe of the heat exchange module and the side wall of the housing.

Каналы теплообменного модуля образованы посредством перегородок, ориентированных в осевом направлении.The channels of the heat exchange module are formed by partitions oriented in the axial direction.

Входной и выходной коллекторы расположены со стороны горелочного устройства и соединены с каналами теплообменного модуля.The input and output collectors are located on the side of the burner device and are connected to the channels of the heat exchange module.

Перегородки теплообменного модуля снабжены отверстиями для последовательного сообщения каналов.The partitions of the heat exchange module are provided with openings for sequential communication of channels.

Теплообменный модуль содержит дополнительный теплообменный элемент, расположенный в полости внутренней трубы теплообменного модуля и соединяющий его каналы.The heat exchange module contains an additional heat exchange element located in the cavity of the inner pipe of the heat exchange module and connecting its channels.

Подогреватель содержит шибер, расположенный в канале для подвода воздуха вблизи горелочного устройства.The heater contains a gate located in the channel for supplying air near the burner device.

Теплообменнный модуль содержит ребра для увеличения теплообменной поверхности, расположенные между внутренней и внешней трубой и закрепленные на поверхности внутренней трубы.The heat exchange module contains ribs to increase the heat exchange surface, located between the inner and outer pipes and fixed to the surface of the inner pipe.

Стенки корпуса выполнены с теплоизоляцией.The walls of the housing are made with thermal insulation.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где представлены на фиг.1 -заявляемое устройство (продольный разрез); на фиг.2, 3 заявляемое устройство (поперечный разрез А-А и Б-Б соответственно); на фиг.4, 5 вариант выполнения подогревателя с дополнительным теплообменным элементом (продольный и поперечный разрезы соответственно).The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, which are presented in figure 1, the inventive device (longitudinal section); figure 2, 3 of the inventive device (cross section aa and bb, respectively); 4, 5 an embodiment of a heater with an additional heat exchange element (longitudinal and transverse sections, respectively).

Позициями на чертежах обозначены: 1 - корпус, 2 - горел очное устройство, 3 теплообменный модуль, 3 - внутренняя труба, 4 - внешняя труба, 5,6 - заглушки, 7 перегородки, 8 - каналы теплообменного модуля, 9 - горелочный тоннель, 10 - канал для подвода воздуха, 11 - шибер, 12 - входной коллектор, 13 - выходной коллектор, 14 дымовая труба , 15 - ребра теплообменного модуля, 16 - отверстия в перегородках, 17 дополнительный теплообменный элемент.The positions in the drawings indicate: 1 - case, 2 - full-time device burned, 3 heat exchange module, 3 - internal pipe, 4 - external pipe, 5,6 - plugs, 7 partitions, 8 - channels of the heat exchange module, 9 - burner tunnel, 10 - air supply channel, 11 - gate, 12 - inlet manifold, 13 - outlet manifold, 14 chimney, 15 - fins of the heat exchange module, 16 - holes in the partitions, 17 additional heat exchange element.

Подогреватель содержит: корпус, например, цилиндрический 1, стенки которого выполнены с теплоизоляцией, в котором расположены горел очное устройство 2, теплообменный модуль, состоящий из коаксиально расположенных внутренней 3 и внешней 4 труб, в кольцевом пространстве которых находятся заглушки 5 и 6 и перегородки 7, образующие каналы 8 протока подогреваемой среды, последовательно сообщаемые между собой, горелочный тоннель 9, расположенный в полости внутренней трубы 3 теплообменного модуля, канал 10 для подвода воздуха к горелочному устройству 2, образованный боковой стенкой корпуса 1 и внешней трубой теплообменного модуля 4, в котором со стороны горелочного устройства расположен шибер 11. Подогреватель содержит также входной 12 и выходной 13 коллекторы, ориентированные перпендикулярно по отношению к теплообменному модулю и подсоединены со стороны горелочного устройства 2 к каналам подогреваемой среды 8. Теплообменный модуль соединен с дымовой трубой 14. Для увеличения площади теплообмена подогреваемой среды теплообменный модуль содержит ребра 15, расположенные вдоль наружной поверхности внутренней трубы 3.The heater contains: a housing, for example, a cylindrical 1, the walls of which are thermally insulated, in which the full-time device 2 is located, a heat exchange module, consisting of coaxially located inner 3 and outer 4 pipes, in the annular space of which are plugs 5 and 6 and partitions 7 forming channels 8 of the flow of the heated medium, successively communicating with each other, a burner tunnel 9 located in the cavity of the inner pipe 3 of the heat exchange module, a channel 10 for supplying air to the burner 2, formed by the side wall of the housing 1 and the outer pipe of the heat exchanger module 4, in which a gate 11 is located on the side of the burner device. The heater also contains input 12 and output 13 collectors oriented perpendicular to the heat exchange module and connected from the side of the burner device 2 to channels of the heated medium 8. The heat exchange module is connected to the chimney 14. To increase the area of heat transfer of the heated medium, the heat exchange module contains fins 15 located along the outer the surface of the inner pipe 3.

Последовательное сообщение каналов протока подогреваемой среды в тешюобменном модуле может быть выполнено или посредством отверстий 16 в перегородках 7 или посредством дополнительных теплообменник элементов 17, расположенных в полости внутренней трубы 3.Sequential communication of the channels of the heated medium flow in the heat exchange module can be performed either through holes 16 in the partitions 7 or through additional heat exchanger elements 17 located in the cavity of the inner pipe 3.

Подогреватель, например, газа, работает следующим образом. Подогреваемый газ через входной коллектор 12 поступает в каналы 8 кольцевого пространства между внутренней 3 и внешней 4 трубами теплообменного модуля. Пройдя последовательно через все каналы, сообщающиеся между собой при помощи отверстия 16 или при помощи дополнительных тешюобменных элементов 17, подогретый газ поступает в выходной коллектор 13, а затем в обвязочные трубопроводы (на чертежах не показаны) и на редуцирование в газораспределительную станцию или к потребителю.A heater, for example, gas, operates as follows. Heated gas through the inlet manifold 12 enters the channels 8 of the annular space between the inner 3 and outer 4 pipes of the heat exchange module. Having passed sequentially through all channels communicating with each other through the hole 16 or with the help of additional swirl elements 17, the heated gas enters the outlet manifold 13, and then into the piping (not shown in the drawings) and for reduction to the gas distribution station or to the consumer.

Обогрев внутренней 3 и внешней 4 труб теплообменного модуля осуществляется тепловым излучением горелочного тоннеля 9 горелки 2, при этом расположение горелки внутри теплообменного модуля обеспечивает его обогрев изнутри. Кроме этого, в конструкции предусмотрено увеличение длины пути, проходимого потоком подогреваемой среды в процессе теплообмена за счет наличия в конструкции теплообменного модуля нескольких, например четырех перегородок 7, образующих каналы теплообмена, увеличение площади теплообмена за счет наличия ребер 15, а такжеThe internal 3 and external 4 pipes of the heat exchange module are heated by thermal radiation of the burner tunnel 9 of burner 2, while the location of the burner inside the heat exchange module ensures its heating from the inside. In addition, the design provides for an increase in the length of the path traveled by the flow of the heated medium during the heat transfer due to the presence of several, for example, four partitions 7 forming heat transfer channels in the design of the heat exchange module, an increase in the heat transfer area due to the presence of fins 15, and

предусмотрена возможность установки в полости внутренней трубы 3 дополнительных теплообменных элементов 17, например, в виде змеевиков, которые обогреваются как излучением горелочного тоннеля 9, так и потоком продуктов горения перемещающихся от горелки 2 в горелочный тоннель 9 и из горелочного тоннеля 9 к дымовой трубе 14. Поддержание необходимого по технологии температурного режима осуществляется путем сжигания топлива, подаваемого на горелку 2. Топливо поступает в горелочный тоннель 9, в котором смешивается с воздухом, поступающим по каналу, образованному внутренней поверхностью теплоизоляционной стенки корпуса 1 и наружной поверхностью внешней трубы 4 теплообменного модуля. Количество расходуемого воздуха на горение регулируется шибером 11.It is possible to install additional heat-exchange elements 17 in the cavity of the inner pipe 3, for example, in the form of coils that are heated both by the radiation of the burner tunnel 9 and by the flow of combustion products moving from the burner 2 to the burner tunnel 9 and from the burner tunnel 9 to the chimney 14. Maintaining the temperature required by the technology is carried out by burning the fuel supplied to the burner 2. The fuel enters the burner tunnel 9, in which it is mixed with the air supplied by the channel lu formed by the inner surface of the insulating wall of the housing 1 and the outer surface of the outer pipe 4 of the heat exchange module. The amount of air consumed for combustion is regulated by the gate 11.

Предлагаемый подогреватель имеет, по сравнению с известными аналогами, большую производительность за счет более развитой поверхности теплообмена. Кроме того, в заявляемом устройстве более рационально используется тепло от сгораемого топлива, за счет нагрева теплообменного модуля изнутри. Расположение шибера рядом с горелкой упрощает регулировку расхода воздуха для поддержания оптимального процесса горения топлива.The proposed heater has, in comparison with known analogues, greater productivity due to the more developed heat transfer surface. In addition, in the inventive device more efficiently uses heat from combustible fuel, due to the heating of the heat exchange module from the inside. The location of the gate next to the burner simplifies the adjustment of air flow to maintain an optimal fuel combustion process.

Claims

1. A heater comprising a housing with a burner located in it, a channel for supplying air to it, a heat exchange module including coaxially located inner and outer pipes, a burner tunnel, input and output headers, a chimney, characterized in that the heat exchange module has channels located in the cavity between the inner and outer pipe and sequentially communicating with each other, while the cavity between the inner and outer pipe from opposite sides is muffled, burner The second tunnel is located inside the heat exchange module, and the channel for supplying air is formed by the outer pipe of the heat exchange module and the side wall of the housing.

2. The heater according to claim 1, characterized in that the channels of the heat exchange module are formed by partitions oriented in the axial direction.

3. The heater according to claim 1, characterized in that the input and output collectors are located on the side of the burner device and are connected to the channels of the heat exchange module.

4. The heater according to claim 2, characterized in that the partitions of the heat exchange module are provided with openings for sequential communication of channels.

5. The heater according to claim 1, characterized in that the heat exchange module contains an additional heat exchange element located in the cavity of the inner pipe of the heat exchange module and connecting its channels.

6. The heater according to claim 1, characterized in that it contains a gate located in the channel for supplying air near the burner device.

7. The heater according to claim 1, characterized in that the heat exchange module comprises fins for increasing the heat exchange surface located between the inner and outer tubes and fixed to the surface of the inner tube.

8. The heater according to claim 1, characterized in that the walls of the housing are made with thermal insulation.