Теплообменное устройство

Теплообменное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

l t

$9 & . . c - A, .2

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 47 }7992/06 (22) 11.07.89 (46) 15.04.92.Бюл.М 14 (71) Производственное объединение "Уралзнергоцветмет" (72) Л.С.Кигель, А.Н.Гладышев, А.Г.Байков, B.À.3îðêîâ, И.С.Багаев и В.Г,цицкин (53) 621.565.58(088.8) (56) Дан П., Рей Д. Тепловые трубы, М.:

Энергия, 1979. с.155.

Авторское свидетельство СССР

М 1160218, кл. F 27 В 31/24, 1985..

Авторское свидетельство СССР

N. 676809, кл. F 22 В 21/20, 1979. (54) ТЕПЛООБМЕН НОЕ УСТРОЙСТВО (57) Использование: для охлаждения газов пирометаллургических агрегатов в установленных зэ ними котлах-утилизаторах. Сущ„„5U„„1726958 А1 (яую F 28 D 15/02, F 22 В 21/20 ность изобретения: теплообменное устройство содержит объединенные в блоки 2 тепловые трубы 1. Зоны 3 испарения тепловых труб 1 установлены в газоходе 6. Зоны 5 конденсации размещены в полости охлаждающих рубашек. В зоне 5 конденсации в полостях тепловых труб 1 установлены циркуляционные трубчатые каналы 13. Каналы

13 сообщены с полостями охлаждающих рубашек. Концы каналов 13 закреплены на боковых стенках тепловых труб 1. Каналы 13 могут быть расположены соосно трубам 1 и закреплены посредством патрубков 15. Могут быть расположены наклонно под углом

7 < а < 60 к горизонтали. Внешняя поверхность каналов 13 снабжена чередующимися канавками 17 и ребрами 16. 3 з.п,ф-лы, 4 ил, f

1726958

10

40

55

Изобретение относится к теплоэнергетике и, в частности, к,теплообменному оборудованию для охлаждения газов пирометаллургических агрегатов (металлургических печей) в установленных за ними котлах-утилизаторах.

Высокие температуры отходящих печных газов, обусловленные применяемыми технологическими процессами (автогенными, переработки материалов в кипящем слое, применение обогащенного кислородом дутья), требуют отвода значительного количества тепла с учетом высоких удельных и суммарных тепловых нагрузок на испарительные поверхности нагрева.

Известны тепловые трубы, ко орые находят все большее применение для охлаждения расплавов и технологических газов.

Тепловая труба и термосифон — герметичный сосуд частично заполнен теплоносителем и содержит испарительную, транспортную и конденсационную зоны и подсоединенный к нему холодильник.

Недостаток таких тепловых труб — повышение интенсификации теплоотъема от источника тепла к испарительным поверх ностям тепловых труб в условиях возрастающих тепловых нагрузок.

Известно устройство для охлаждения ограждающих поверхностей пирометаллургических агрегатов, содержащее герметичный цилиндрический корпус с проточным теплообменником — конденсатором и циркуляционную вставку с отверстиями на торцах, верхняя часть которой выполнена в виде кольцевого теплообменника — конденсатора, внутреннее. пространство которого разделено диаметрально размещенными в вертикальной плоскости перегородками.

Недостатком такого устройства является затрудненное конструктивное решение подвода и отвода теплоносителя через днище корпуса, циркуляция которого может быть только принудительной, кроме того, корпус теплообменника должен изготавливаться из труб относительно большого диаметра (100-130 мм и более).

Наиболее близким.к изобретению является устройство, содержащее поверхности нагрева, выполненные из тепловых труб с испарительными, транспортными и конденсационными зонами, нижние концы которых — испарители размещены в гаэоходе, например, котла-утилизатора, а верхние— конденсаторы расположены в наружном теплообменнике охладителя, Недостатками известного устройства являются большие габарит, а следовательно, неоправданное увеличение высоты здания и высокая металлоемкость устройства, что объясняется низкой эффективностью теплообмена.

Цель изобретения — повышение компактности устройства и интенсивности теплообмена.

Поставленная цель достигается тем, что теплообменное устройство выполнено иэ вертикальных тепловых труб с зонами испарения и конденсации, объединенных в блоки, причем зоны конденсации тепловых труб расположены в полости охлаждающих рубашек, а в полости тепловых труб в зоне конденсации дополнительно установлены циркуляционные трубчатые каналы, концы которых закреплены в боковой стенке тепловой трубы, Внешняя поверхность каналов снабжена канавками и ребрами чередующимися между собой. Каналы расположены под углом к горизонтальной поверхности от 7 до 60О. Вариантом является расположение каналов соосно тепловым трубам, при этом концы каналов закреплены на боковой поверхности посредством патрубков.

На фиг,1 изображена установка теплообменного устройства в газоходе, например котла-утилиэатора, продольное сечение; на фиг,2 — установка теплообменного устройства в газоходе, поперечное сечение; на фиг.3— теплообменное устройство, разрез; на фиг,4— вариант выполнения каналов.

Теплообменное устройство содержит поверхности нагрева, выполненные иэ вертикальных тепловых труб 1, объединенных в блоки 2. Каждая тепловая труба имеет зону

3 испарения, транспортную зону 4 и зону 5 конденсации. Зоны 3 испарения тепловой трубы установлены в гаэоходе 6. Зоны 5 конденсации тепловых труб размещены вне гаэохода б в полости наружных теплообменников-охладителей (7, 8, 9), содержащих верхние 7 и нижние 8 коллекторы блоков 2, жестко соединенные между собой трубами

9, например при помощи сварки.

К нижним 8 и верхним 7 коллекторам блоков 2 тепловых труб с помощью штуцеров 10 присоединены подводящие 11 и отводящие 12 коллекторы, по которым циркулирует вторичный теплоносител ь.

В полости тепловых труб 1 в зоне 5 конденсации установлены циркуляционные трубчатые каналы 13, выполненные в виде герметичной полой. вставки с приваренными донышками 14, снабженные на концах патрубками 15, для подвода и отвода тепло-. носителя. Каждая тепловая труба 1 заполнена частично первичным теплоносителем.

Вариантом устройства является расположение каналов 13 под углом к горизонтальной поверхности от 7 до 60О.

1726958

Внешняя поверхность каналов снабжена ребрами и канавками, чередующимися между собой.

Устройство работает следующим образом.

Высокотемпературные газы, идущие по газоходу 6, отдают свое тепло через стенки тепловых. труб 1 первичному теплоносителю, который частично испаряется и через транспортную зону 4 поступает в зону 5 конденсации, где охлаждается, Через подводящие коллекторы 11 к нижним 8 коллекторам блоков 2 тепловых труб подводится вторичный теплоноситель (например вода}, который заполняет весь водяной объем теплообменника-охладителя 9 и циркуляционных трубчатых каналов 13.

Между первой фазой первичного теплоносителя и вторичным теплоносителем за счет разности температур устанавливается теплообмен, сопровождающийся конденсацией пара на внутренних стенках теплообмекников-охладителей 9 и внешних стенках циркуляционных трубчатых каналов 13.

flap конденсируется в виде капель и .пленок, которые стекают обратно через транспортную зону 4 и поступают снова в зону.3 испарения, и цикл повторяется.

С момента передачи теплового потока в зону 3 испарения тепловой трубы давление паровой фазы поднимается до уровня, при котором наступает равновесие подводимого тепла и тепла, отдаваемого вторичному теплоносителю при его конденсации.

Изменение формы поверхности конденсации — наличие горизонтальных участков (особенно во втором. варианте устройства, фиг.4), наличие канавок и ребер на внешней поверхности каналов 13 приводят к разрыву конденсатной пленки, образованию открытых участков и интенсивному каплеобразованию на выступающих частях, Через металлические стенки тепло передается вторичному теплоносителю, который, омывая внешнюю поверхность тепловой трубы 1 и внутренние поверхности каналов

5 13, удаляется из верхнего коллектора 7 блоков 2 через отводящий коллектор 12, Таким образом в предлагаемом устройстве эа счет интенсификации теплообмена снижены металлоемкость и габариты, кроме

10 того, обеспечена возможность использования охлаждающего теплоносителя с теми же параметрами, что и для основного теплоносителя.

Формула изобретения

15 1. Теплообменное устройство, выполненное из вертикальных тепловых труб с зонами испарения и конденсации,. объеди-, ненных в блоки, причем зоны конденсации тепловых труб расположены в полости ох20 лаждающих рубашек, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения компактности устройства и интенсивности теплообмена, в полости тепловых труб в зоне конденсации дополнительно установлены циркуляцион25 ные трубчатые каналы, сообщающиеся в полостях охлаждающих рубашек, при этом концы каналов закреплены на боковых стенках тепловых труб.

2. Устройство по п.1, о т.л и ч а ю щ е е30 с я тем, что каналы расположены соосно тепловым трубам, а их концы закреплены на боковых стенках труб посредством патрубков, 3, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е35 с я тем, что каналы расположены наклонно, под углом а к горизонтали, лежащем в интервале 7 а <60 .

4. Устройство по пп.1-3, о т л и ч а ю— щ .е е с я тем, что внешняя поверхность

40 каналов снабжена чередующимися канавками и ребрами.

1726958

1726958

Составитель Г.Богданова

Редактор M.Áàíäóðà Техред M,Ìîðãåíòàë . Корректор Н.Король

Заказ 1271 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101