SU1719870A1

SU1719870A1 - Regenerative heat exchanger

Info

Publication number: SU1719870A1
Application number: SU904817674A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Александрович Чистяков; Борис Владимирович Сударев; Сергей Леонидович Деменюк; Валерий Викторович Медведев; Юрий Николаевич Добрянский
Original assignee: Ленинградский Кораблестроительный Институт
Priority date: 1990-04-23
Filing date: 1990-04-23
Publication date: 1992-03-15

Abstract

Использование: в теплотехнике дл утилизации тепла отход щих газов. Цель - повышение надежности и экономичности. Сущность изобретени : шар (Ш)5 подхватываетс из канала 3 через проем 7 струей гор чего газа, поступающего в камеру (К) 1 через центральное отверстие диафрагмы (Д) 6 и прит гиваетс к ней. Обтекаемый струей Ш 5 хаотически вращаетс , не каса сь стенок К 1 и Д 6, и нагреваетс . При этом наход щийс в Ш 5 жидкий теплоноситель испар етс . Давление в Ш 5 повышаетс и выпр мл ет гофр, раздвига полусферические половинки Ш, что увеличивает его размеры . Стру перестает удерживать Ш 5 у Д 6, и он уноситс потоком газа к отражающей решетке 8, котора направл ет его в канал 4. Под весом поступающих следом Ш 5 он опускаетс в вод ную К 2, где отдает свое тепло воде. Наход щийс внутри шара теплоноситель конденсируетс , давление понижаетс , и гофр 10 за счет своей упругости сжимает половинки. Охлажденный Ш 5 сохран ет положительную плавучесть и всплывает к каналу 3, где выталкиваетс следующими за ним Ш 5 к проему 7. После того, как следующий перед ним Ш 5 выталкиваетс после нагрева потоком газа от Д 6, стру подхватывает этот Ш. 5, и цикл повтор етс . Таким образом обеспечиваетс устойчива циркул ци Ш 5 без применени механизмов, что повышает надежность и экономичность. 2 ил, ЁUsage: in heat engineering for heat recovery of waste gases. The goal is to increase reliability and efficiency. SUMMARY OF THE INVENTION: A ball (Ø) 5 is picked up from channel 3 through an opening 7 by a jet of hot gas entering the chamber (K) 1 through the central opening of the diaphragm (D) 6 and is attracted to it. The streamlined W 5 rotates randomly, without touching the walls K 1 and D 6, and is heated. In this case, the coolant liquid located in W 5 evaporates. The pressure in W 5 rises and straightens the corrugation, pushing the hemispherical halves W, which increases its size. The jet ceases to hold 5 5 6 D 6, and it is carried by the gas flow to the reflecting grid 8, which directs it to channel 4. Under the weight of Ш 5 that comes after it, it sinks to water K 2, where it gives off its heat to water. The coolant inside the ball condenses, the pressure decreases, and the corrugation 10 compresses the halves due to its elasticity. The cooled W 5 retains positive buoyancy and floats to the channel 3, where it is pushed out by the following W 5 to the opening 7. After the next 5 W before it is pushed out after heating with a gas flow from D 6, the jet picks up this W. 5, and the cycle repeats. In this way, stable circulation of W 5 without the use of mechanisms is ensured, which increases reliability and efficiency. 2 silt

Description

ю со ы оyou sob

Изобретение относитс к теплоэнергетике , в частности к устройствам дл использовани теплоты продуктов сгорани органического топлива.The invention relates to a power system, in particular, to devices for using the heat of combustion products of fossil fuels.

Известен регенеративный теплообменник , содержащий тазовую камеру, соединенную с вод ной камерой каналами подвода и отвода промежуточного теплоносител , выполненного в виде монолитных металлических шаров, и установленные вA regenerative heat exchanger is known, which contains a pelvic chamber connected to a water chamber by channels for supplying and discharging an intermediate heat transfer fluid, made in the form of monolithic metal balls, and installed in

канале подвода питатель, а в вод ной камере элеватор.feed channel, and in the water chamber an elevator.

Недостатком теплообменника вл етс применение сложных кинематических механизмов питател и элеватора, что снижает эксплуатационную надежность. Кроме того, интенсивность теплообмена в газовой камере невысока.The disadvantage of the heat exchanger is the use of complex kinematic mechanisms of the feeder and the elevator, which reduces operational reliability. In addition, the intensity of heat transfer in the gas chamber is low.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс регенеративный теплообменник, содержащийThe closest in technical essence to the present invention is a regenerative heat exchanger containing

газовую камеру, соединенную каналами подвода и отвода промежуточного теплоносител , образованного полыми металлическими шарами, с вод ной камерой. Канал отвода промежуточного теплоносител снабжен винтовой направл ющей.a gas chamber connected by channels for supplying and discharging an intermediate heat carrier formed by hollow metal balls to a water chamber. The withdrawal channel of the intermediate coolant is equipped with a screw guide.

Недостатком этого теплообменника вл етс сравнительно низка эксплуатационна надежность, что вызвано наличием кинематических механизмов и возможностью повреждени сминани полых шаров шнеком. Недостаточна также теплоаккуму- лирующа способность пустых полых металлических шаров и теплоэнергетическа эффективность газовой камеры. Последнее обусловлено малым проходным сечением в засыпках шаров и, следовательно, большим гидравлическим сопротивлением в газовом тракте и наличием застойных вихревых зон в окрестност х точек контактов шаров, а следовательно, сравнительно низкой интенсивностью теплообмена. Все это снижает экономичность теплообменника.The disadvantage of this heat exchanger is a relatively low operational reliability, which is caused by the presence of kinematic mechanisms and the possibility of damage by the screw screwing the hollow balls. The heat-storage capacity of empty hollow metal balls and the heat and energy efficiency of the gas chamber are also insufficient. The latter is due to the small flow area in the backfill of the balls and, consequently, the large hydraulic resistance in the gas path and the presence of stagnant vortex zones in the vicinity of the points of contact of the balls, and therefore a relatively low heat transfer rate. All this reduces the efficiency of the heat exchanger.

Цель изобретени - повышение надежности и экономичности.The purpose of the invention is to increase reliability and efficiency.

Поставленна цель достигаетс тем, что в регенеративном теплообменнике, содержащем газовую камеру, подключенную своим входным участком к источнику газа и сообщенную перепускным проемом с вод ной камерой, заполненной промежуточным теплоносителем в виде полых металлических шаров, теплообменник дополнительно снабжен диафрагмой с центральным отверстием , газова камера выполнена цилиндрической , расположена горизонтально над вод ной камерой, перепускной проем выполнен в ее боковой стенке, а диафрагма размещена во входном участке газовой камеры на рассто нии от проема, составл ющем 1,5-3,5 диаметра шара, при этом шары выполнены из двух полусфер, соединенных гофром, и частично заполнены жидкостью.The goal is achieved by the fact that in a regenerative heat exchanger containing a gas chamber connected by its inlet section to a gas source and communicated by an overflow opening with a water chamber filled with intermediate heat carrier in the form of hollow metal balls, the heat exchanger is additionally equipped with a diaphragm with a central hole, the gas chamber is made cylindrical, located horizontally above the water chamber, the bypass opening is made in its side wall, and the diaphragm is placed in the inlet section of the gas The chamber is at a distance of 1.5-3.5 times the diameter of the ball, while the balls are made of two hemispheres connected by a corrugation and partially filled with liquid.

На фиг. 1 схематично изображен реге- неративный теплообменник; на фиг. 2 - шар, используемый в качестве промежуточ- ного теплоносител , поперечный разрез.FIG. 1 schematically depicts a regenerative heat exchanger; in fig. 2 - ball used as an intermediate coolant, cross section.

Теплообменник содержит цилиндрическую газовую камеру 1, соединенную с вод ной камерой 2 каналами 3 и 4 дл подвода и отвода промежуточного теплоносител , выполненного & виде полых металлических шаров 5. Во входном участке газовой камеры 1 размещена диафрагма 6 на рассто нии 1 от перепускного проема 7, соедин ющего камеру 1, и канал З вод ной камеры 2, составл ющем 1,5-3,5 диаметра шара 5 в холодном состо нии. Выход из газовой камеры 1 перегорожен отражающей решеткой 8. Шары 5 выполнены из двух полусферических половинок 9, соединенных гофром 10, и частично заполнены жидкостью 11, например водой. В нижней части камеры 2 имеетс отстойник 12,The heat exchanger contains a cylindrical gas chamber 1 connected to the water chamber 2 by channels 3 and 4 for the inlet and outlet of the intermediate heat transfer medium, made of & in the inlet section of the gas chamber 1 is placed a diaphragm 6 at a distance of 1 from the bypass opening 7 connecting the chamber 1 and the channel 3 of the water chamber 2, 1.5-3.5 times the diameter of the ball 5 cold state. The exit from the gas chamber 1 is blocked by a reflecting grid 8. The balls 5 are made of two hemispherical halves 9 connected by a corrugation 10 and partially filled with liquid 11, for example water. At the bottom of chamber 2 there is a sump 12,

Работа теплообменника осуществл етс следующим образом.The operation of the heat exchanger is carried out as follows.

Шар5 подхватываетс из канала 3 через отверстие струей гор чего газа, поступающей в камеру 1 через центральное отвер0 стие диафрагмы 6, и прит гиваетс к этой диафрагме вследствие подсасывающего воздействи струи, про вл ющегос при рассто нии I, равном 1,5-3,5 диаметра шараThe ball5 is picked up from the channel 3 through the hole by a stream of hot gas entering the chamber 1 through the central aperture of the diaphragm 6, and is attracted to this diaphragm due to the suction effect of the jet developing at a distance of 1.5-3.5 ball diameter

5.Обтекаемый струей шар 5 находитс в 5 состо нии левитации, хаотически вращаетс , не каса сь стенок камеры 1 и диафрагмы5. The streamlined ball 5 is in the 5th state of levitation, rotates randomly, without touching the walls of the chamber 1 and the diaphragm.

6,и нагреваетс . При этом наход щийс в шаре 5 жидкий теплоноситель 11 испар етс . Давление в шаре 5.повышаетс и выпр мл ет гофр 10, раздвига полусферы 9,6 and is heated. In this case, the heat transfer fluid 11 in the bowl 5 is evaporated. The pressure in the balloon 5. increases and rectifies the corrugation 10, moving apart the hemisphere 9,

0 что увеличивает размеры шара, наруша его обтекание струей. Стру перестает удерживать шар 5 у диафрагмы 6, и он уноситс потоком газа к отражающей решетке 8, котора направл ет его в канал 4 отвода про5 межуточного теплоносител . Под весом поступающих следом шаров 5 он опускаетс в вод ную камеру 2, где отдает свое тепло воде. Наход щийс внутри шара теплоноситель 11 конденсируетс , давление понижа0 етс , и гофр 10 за счет своей упругости сжимает полусферы 9. Охлажденный шар 5 сохран ет положительную плавучесть и всплывает к каналу 3, где выталкиваетс следующими за ним шарами 5 к проему 7.0 which increases the size of the ball, breaking its flow around. The jet ceases to hold the ball 5 at the diaphragm 6, and it is carried by the gas flow to the reflecting grid 8, which directs it to the exhaust duct 4 of the intermediate heat carrier. Under the weight of the incoming balls 5, he sinks into the water chamber 2, where he gives up his heat to the water. The coolant inside the ball 11 condenses, the pressure decreases, and the corrugation 10 compresses the hemispheres 9. Due to its elasticity, the cooled ball 5 retains its positive buoyancy and floats to the channel 3, where it is pushed out by the next balls 5 to opening 7.

5 После этого как следующий перед ним шар 5 выталкиваетс после нагрева потоком газа от диафрагмы 6, стру подхватывает.этот шар, и цикл повтор етс .5 After that, as the next ball in front of it 5 is pushed out after heating with gas flow from diaphragm 6, the jet picks up this ball and the cycle repeats.

Увеличение рассто ни I более 3,5 илиIncrease distance I more than 3.5 or

0 уменьшение его менее 1,5 диаметра шара 5 приводит к исчезновению эффекта захвата, что нарушает работоспособность теплообменника .0 reducing it to less than 1.5 of the diameter of the ball 5 leads to the disappearance of the capture effect, which violates the efficiency of the heat exchanger.

Применение предлагаемого теплооб5 менника позвол ет повысить эксплуатационную надежность за счет устранени сложных кинематических механизмов. Увеличение интенсивности теплообмена между гор чим газом и промежуточным теплоноси0 телем как за счет струйного обтекани , так и за счет отсутстви точек контакта шаров со стенками газового канала и увеличение теполаккумулирующей способности промежуточного теплоносител как за счеттепло5 емкости дополнительного жидкого теплоносител , так и за счет использовани скрытой теплоты фазового перехода позвол ет повысить экономичность теплообменника .The application of the proposed heat exchanger allows to increase the operational reliability by eliminating complex kinematic mechanisms. The increase in the intensity of heat exchange between the hot gas and the intermediate heat carrier both due to the jet flow, and due to the absence of points of contact of the balls with the walls of the gas channel and the increase in the heat storage capacity of the intermediate heat transfer fluid due to the heat5 of the additional liquid heat carrier and the use of latent heat phase transition allows to increase the efficiency of the heat exchanger.

Claims

Claims of the Invention A regenerative heat exchanger comprising a gas chamber connected by its inlet section to a gas source and communicated by a bypass opening with a water chamber filled with an intermediate heat carrier in the form of hollow metal balls, characterized in that it is equipped with a diaphragm with an aim of improving reliability and economy. cent65118

/ /

The gas orifice is cylindrical, horizontally above the water chamber, the overflow opening is made in its side wall, and the diaphragm is located in the inlet section of the gas chamber 1.5-3.5 times the diameter of the opening. This balls are made of two hemispheres connected by a corrugation, and partially filled with liquid.