Теплообменник

(51)5 Р 28 О 15/02 ОБРЕТЕН Е ПИ ЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ С(Л Целью ние техно опасности ГОСУДАР СТВ ЕННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Киевский политехнический институт им,50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(56) 1. Заявка ФРГ М 3530645, кл, Р 28 О15/00, опубл., 1987,2, Авторское свидетельство СССРМ 1746191, кл, Р 28 О 15/02, 07.05,90. Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для утилизации теплоты отходящих запыленных газов, нагрева различных жидких и газообразных сред.Известны теплообменники для нагрева воздуха, содержащее нескольцо рядов единичных тепловых труб, находящихся в тепловом контакте с металлическими поперечными пластинами, при этом тепловые трубы соединены уравнительными каналами ЯНедостатками теплообменника являются сложность компоновки и нарушения принципа автономности теплопередающих элементов, трудность эксплуатации в запыленных потоках, низкая технологичность изготовления трубной доски.Наиболее близким техническим решением к изобретению выбранным за прото(54) ТЕПЛООБ (57) Использо Сущность из мощью трубно ловых труб 5. виде патрубко нены термост тановлены в осевого пере снабжены сна нутри -ответн ке у одного из перемычка. Н теплоизоляци ладной среды дополнительн 4 з.п. ф-лы, 8 и МЕННИКвание: для утилизации тепла, обретения; в корпусе с пой доски установлен пучок тепТрубная доска выполнена в в. Зазоры между ними эаполойким материалом. Трубы успатрубках с возможностью мещения, Трубы могут быть ружи резьбой, а патрубки изой резьбой. В каждом патрубконцов установлена опорная а них могут быть установлены онные вставки, В камере хотрубы могут быть снабжены ыми крепежыми элементами,С тип, является теплообменник 2), Теплообменник содержит корпус, снабженный уст- Б ройствами подачи горячей и холодной сред и установленный в нем с помощью трубной доски с образованием камер для указанных сред пучок тепловых труб, при этом трубная доска выполнена в виде охватывающих теп- О" ловые трубы патрубков, расположенных в 4 пучке со взаимным касанием по образую- И щим, зазоры между которыми герметизиро- Я ваны, ОдНедостатками прототипа являются сложность герметизации трубной решетки и низкая технологичность, отсутствие мер защиты от взрыва тепловых трубок в аварийной ситуации,изобретения является повышегичности и исключение взрывоУказанная цель достигается тем, что в теплообменнике, содержащем корпус, снабженный усройствами подачи горячей и холодной сред и установленный в нем с помощью трубной доски с образованием камер для указанных сред пучок тепловых труб, при этом трубная доска выполнена в виде охватывающих тепловые трубы патрубков, расположенных в пучке со взаимным касанием по образующим, зазоры между которыми герметизйрованы, трубы установлены в патрубках с возможностью осевого перемещения, а зазоры между патрубками заполнены термостойким материалом, Кроме того, трубы снабжены оребрением в виде резьбы, а патрубки изнутри по всей длине снабжены ответной резьбой, в каждом патрубке у одного иэ концов установлена опорная кольцевая перемычка, при этом на опорных перемычках дополнительно установлены теплоизоляционные вставки, В камере холодной среды тепловые трубы снабжены дополнительным крепежым элементом, снабженным приводом их перемещения, соединенным с устройством подачи холодной среды.На фиг, 1 изображен предлагаемый теплообменник, разрез; на фиг. 2 - узел на фиг. "; на фиг, 3 - перегородка, вид в плане; на фиг, 4 - сечение А - А на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение Б - Б на фиг, 3; на фиг. 6 - перегородка для монтажа полностью ореброенных тепловых труб, опирающихся нижними торцами на плоскость; на фиг, 7 - схема теплообменника с приводом; на фиг, 8 - перегородка из патрубков с внутренней резьбой.Теплообменник (фиг. 1) состоит из корпуса 1, разделенного перегородкой 2 на теплообменные каналы 3 и 4 для низко- и высокотемпературного потоков соответственно, В перегородке установлены тепловые трубы, имеющие участки 5 нагрева, опирающиеся нижними концами в центрирующие втулки 6, и участки 7 охлаждения.Трубная перегородка выполнена из отдельных патрубков 8, имеющих кольцевые пере. мычки 9 и теплоизоляционные вставки 10 для обеспечения герметизации теплообменных зон.Перегородка (фиг. 3 - 5), состоит из отдельных патрубков 8, обьединенных в единую жесткую систему путем заплавления просветов 11 между ними. Просветы могут быть заполнены другим материалом, например термостойким бетоном, а жесткость конструкции обеспечивается дополнительно точечной сваркой мест 12 сопряженияПо периферии перегородки просветы закрываются, например, приваренными ко 55 денсата стекает вниз, на участок нагрева, замыкая испарительно-конденсационный цикл. В теплообменнике, показанном на фиг, 7, работа протекает аналогичным образом, за исключением аварийного случая - прекращения подачи низкотемпературного сынками 13 и накладками 14. Нижняя дастьперегородки защищена слоем 15 огнеупорной теплоизоляции с отверстиями 16 дляпрохода гладких участков нагрева тепловых5 труб.На фиг, 6 представлен вариант устройства, имеющего перегородку из патрубков8, позволяющих компоновать теплообменник из тепловых труб, оребренных как на их10 участке 7 охлаждения, так и участке 5 нагрева. Межреберные пространства 17 тепловых труб в местах контакта с патрубками 18заполнены слоем 19 теплоизоляции, обеспечивающей герметичное разделение теп 15 лообменных каналов.Теплообменник взрывобезопасной конструкции (фиг. 7) включает тепловые трубы,имеющие гладкие участки 5 нагрева и оребренные (могут быть и гладкие) участки 7 ох 20 лаждения, разделенные перегородкой,состоящей из патрубков 8 с опорными кольцевымиперемычками 9 и теплоизоляционными вставками 10 на каналы 3 и 4 нагреваи охлаждения. Верхние концы тепловых25 труб закреплены в элементе(планке) 20, который через шток 21, проходящий через уплотнительный узел 22, соединен сисполнительным механизмом 23, который, всвою очередь, через реле 24 взаимодейству 30 ет с датчиком 25 прекращения подачи охлаждающей среды.Перегородка (фиг. 8) из отдельных патрубков 8, имеющих внутреннюю резьбу 26 сшагом, равным шагу оребрения труб. Тепло 35 вые трубы имеют оребрение 27 на участках7 и 5 охлаждения и нагрева, Места сопряжения патрубков и пространства между нимисвариваются, заплавляются или заполняются жидким термостойким раствором для об 40 разования единой жесткой конструкции.Монтаж тепловых труб осуществляется ихввинчиванием в патрубки перегородки натребуемую длину,Работает теплообменник следующим45 образом.При подводе теплоты от высокотемературных газов, движущихся в канале 4 (фиг.1, фиг. 4) к участкам 5 нагрева происходитиспарение теплоносителя, находящегося50 внутри тепловых труб, Образовавшийся парпоступает на участки 7 охлаждения, где конденсируется на стенках труб, отдавая теплоту фазового перехода низкотемпературному потоку, проходящему по каналу 3. Пленка конпотока (газа или жидкости) при непрерывном поступлении высокотемпературной среды. В этом случае сигнал от датчика 25, установленного на входе потока, фиксирующего момент прекращения подачи среды, поступает на исполнительный механизм 23 и через шток 21 и планку 20 осуществляется подъем тепловых труб до уровня перегородки. Участки нагрева не воспринимают теплоту, давление внутри тепловых труб снижается. Подача низкотемпературного потока в канале 3 приведет к срабатывания исполнительного механизма 23 и перемещению тепловых труб в обратном направлении. Теплоизоляционные вставки 10 обеспечивают плотный обжим тепловых труб и непроницаемость перегородки,Предлагаемое устройство и его варианты выполнения характеризуется универсальностью применения благодаря оригинальной конструкции перегородки. Такой теплообменник может быть изготовлен в любых условиях, так как не требует п римен ения специал ьных станков для изготовления перегородки, легко компенсируется на заданную мощность и ремонтируется, предельно упрощается очистка теплообменной поверхности от отложений, В ряде случаев заплавки пространства между патрубками не потребуется, так как они могут быть заполнены теплоизоляционной композицией одновременно с нанесением защитного слоя из жаростойкого материала. Кроме того, нет необходимости в разработке специальных мер термокомпенсации, как в прототипе. теплообменник может работать в запыленных потоках, где проблематично применение традиционных рекуперативных подогревателей, Вариант теплообменника, представленного на фиг,1, изготавливается для сажевого производства как элемент в установке дожига технического углерода, что позволит исключить использование природного газа, применяе мого для этих целей в настоящее время.Формула изобретения 1. Теплообменник, содержащий корпус,снабженный устройствами подачи горячей и холодной сред и установленный в нем с по мощью трубной доски и с образованием камер для указанных сред пучок тепловых труб, при этом трубная доска выполнена в виде охватывающих тепловые трубы патрубков, расположенных в пучке со взаим ным касанием по образующим, зазорымежду которыми герметизированы, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения технологичности, трубы установлены в патрубках с возможностью осевого перемеще ния, а зазоры между патрубками заполненытермостойким материалом.2. Теплообменник по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что трубы снабжены оребрением в виде резьбы, а патрубки изнутри по 25 всей длине снабжены ответной резьбой.3. Теплообменник по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в каждом патрубке у одного из концов установлена опорная кольцевая перемычка.30 4. Теплообменник по пп. 1 и 3, отл ич а ю щ и й с я тем, что в патрубках на опорных перемычках дополнительно установлены теплоизоляционные вставки.5. Теплообменник по пп. 1, 3 и 4, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью взрывобезопасности, в камере холодной среды тепловые трубы снабжены дополнительными крепежными элементами, снабженными приводом их перемещения, соединенным с 40 устройством подачи холодной среды.(1 8н,сюисль О.моклякехред М.Моргентал рректор Н.Милюков тор М ача е Гагарина, 10 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор аказ 3540 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета и 113035, Москва, ЖПодписноеобретениям и открытиям при ГКНТРаушская наб., 4/5