теплообменная набивка

Формула изобретения

Теплообменная набивка преимущественно регенеративного воздухоподогревателя, содержащая панели из чередующихся дистанционирующих и заполняющих листов, последние из которых выполнены с перфорацией, отличающаяся тем, что дистанционирующие листы также снабжены перфорацией, при этом последняя и в дистанционирующих и заполняющих листах выполнена просечно-вытяжной ромбовидной формы с размером каждого ромба по диагонали в направлении, параллельном потоку теплообменивающихся сред в дистанционирующих листах, по меньшей мере в 1,2 раза превышающем этот размер перфорации в заполняющих листах.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к теплообменной набивке преимущественно регенеративных воздухоподогревателей ( РВП), и направлено на повышение эффективности РВП.

Теплообменная набивка известных РВП содержит пакеты из чередующихся заполняющих и дистанционирующих листов, при этом дистанционирующие листы обычно выполнены гофрированными с гофрами в форме непрерывных волн в поперечном сечении или периодически повторяющихся гофр в форме полной волны каждая. В последнем случае гофрированными могут быть выполнены и промежутки между гофрами, и в этом случае промежуточные гофры выполняют меньшей высоты и под углом к направлению дистанционирующих гофр, совпадающему, как правило, с направлением потоков теплообменивающихся сред. Заполняющие листы выполнены плоскими или гофрированными с направлением гофр под углом к направлению потоков теплообменивающихся сред [1]

Изобретение имеет целью повысить тепловую эффективность набивки РВП и обеспечить за счет этого экономию расхода топлива котельной установки или уменьшить габариты РВП, объем их ремонта и обслуживания.

Поставленная цель достигается тем, что в теплообменной набивке преимущественно РВП, содержащей пакеты из чередующихся дистанционирующих и заполняющих листов, последние из которых выполнены с просечно-вытяжной перфорацией в соответствии с данным изобретением дистанционирующие листы тоже выполнены с просечно-вытяжной перфорацией, при этом большая диагональ ромба перфорации дистанционирующего листа, по меньшей мере, в 1,2 раза превышает большую диагональ ромба заполняющего листа.

Такое выполнение дистанционирующего листа обеспечивает срыв ламинарного течения потоков теплообменивающихся сред с eго поверхности с образованием вихревых зон, что существенно повышает теплообменные характеристики набивки в целом и повышает экономичность использования РВП с такой набивкой в действующих котельных агрегатах.

Кроме того, указанное выполнение дистанционирующего листа повышает компактность набивки, что в сочетании с повышением ее теплообменных характеристик позволит уменьшить габариты РВП при прочих равных условиях.

Линейное аэродинамическое сопротивление заявляемой набивки примерно в полтора раза выше по сравнению с набивкой из цельных гофрированных дистанционирующих листов, однако при одинаковом теплосъеме потребуется значительно меньшая высота заявляемой набивки, ее аэродинамическое сопротивление может практически остаться без изменения, но при этом сократится металлоемкость РВП в целом, что даст экономию капиталовложений и эксплуатационных затрат (уменьшение массы металла на изготовление РВП, массы заменяемой части набивки, упрощение сборки, ремонта и обслуживания).

Дальнейшее уменьшение линейного аэродинамического сопротивления набивки может быть обеспечено оптимальным подбором сочетания дистанционирующих и заполняющих листов по размерам перфорации и степени вытяжки листов в процессе изготовления.

Указанное отличие заявляемой теплообменной набивки по сравнению с прототипом обеспечивает соответствие заявляемого решения критерию изобретения "новизна", а отсутствие сведений об известности использования этих отличительных признаков в данной и в смежной областях техники для решения той же задачи с получением аналогичного эффекта делает заявляемое решение соответствующим критерию изобретения "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняют приводимые ниже примеры его конкретного осуществления и чертежи, на которых представлены: на фиг. 1 фрагмент теплообменной набивки по данному изобретению в поперечном разрезе (схематически); на фиг. 2 вид на просечной лист в плане.

Набивка в соответствии с изобретением содержит пакеты из чередующихся заполняющих и дистанционирующих листов 1 и 2 соответственно. Каждый из них представляет собой плоский лист с перфорацией, полученной просечкой листа специальным инструментом (ножами) на прессовом оборудовании с одновременной частичной вытяжкой эспандированием (надрезка и растяжение листа перпендикулярно линии надреза). Это позволяет получить перфорацию ромбовидной формы (см. фиг. 2) без потери (отхода) металла, т.е. сохранить площадь теплообменной поверхности исходного листа. При этом общая высота просечного листа 1 или 2 (фиг. 1) зависит как от длины надреза (большей диагонали "а" перфорации), так и от степени его растяжения (размера "в" меньшей диагонали), а также от ширины перемычки между смежными отверстиями. Просечку листов выполняют таким образом, чтобы направления надреза (большая диагональ "а" в перфорации ромбовидной формы) при сборке пакетов совпадали с направлением потоков теплообменивающихся сред, точнее были бы параллельны им.

Работа РВП с предлагаемой теплообменной набивкой не имеет принципиальных отличий от работы PВП с известными набивками. Особенность конструктивного выполнения дистанционирующего листа определяют теплотехнические характеристики набивки и РВП в целом и оказывают существенное влияние на экономичность работы котла.

Для сравнительной оценки ниже приведены характеристики и результаты исследований известной (прототип) и предлагаемой набивок с одинаковыми параметрами заполняющих листов.

Дистанционирующий лист известной набивки (прототипа) выполнен с периодическими гофрами в форме полной волны в поперечном сечении, имеющими общую высоту 9 мм, шаг гофр составляет 76 мм, промежутки между дистанционирующими гофрами тоже выполнены гофрированными и имеют общую высоту гофр 3 мм. Исходный лист имеет толщину 0,7 мм. Дистанционирующий лист предлагаемой набивки с просечно-вытяжной перфорацией ромбовидной формы имеет размер большей диагонали "а" 37,5 мм, и размер "в" меньшей диагонали 16 мм. Общая толщина просечного дистанционирующего листа составляет 5,4 мм при толщине исходного листа 0,7 мм.

Заполняющий лист с просечно-вытяжной перфорацией выполнен одинаковым в обоих набивках и имеет размеры большей диагонали "а" 25 мм, меньшей диагонали "в" 11 мм и общую толщину 4,4 мм при толщине исходного листа 0,7 мм.

Анализ параметров двух конкретных видов набивок с указанными характеристиками образующих их листов позволяет сделать следующие выводы.

1. При одинаковых габаритах РВП и объеме набивок в одинаковых условиях эксплуатации заявляемая набивка при незначительно лучшей компактности обладает значительно большими коэффициентом тепловой эффективности и удельной объемной теплоотдачей. Кажущееся значительное увеличение аэродинамического сопротивления (в 1,82 раза) в действительности увеличивает общее сопротивление газового тракта котла менее чем на 7 что не вызовет существенного увеличения энергозатрат на работу дутьевого вентилятора и дымососа. Однако в случае использования заявляемой набивки можно получить снижение температуры уходящих газов на 17 20^oС и экономию расхода топлива котельным агрегатом свыше 1 или при той же температуре уходящих газов за счет существенного повышения температуры предварительного подогрева воздуха уменьшить коррозию набивки в холодной части РВП, продлить срок ее надежной эксплуатации до замены и, соответственно, уменьшить простои станции по этой причине и объем эксплуатационных работ.

2. Для осуществления одинакового теплосъема и теплопередачи в РВП с заявляемой набивкой высота слоя набивки потребуется значительно меньшая 0,66 0,7 от высоты с указанной известной. А это значит: соответственно уменьшатся габариты и металлоемкость РВП, аэродинамическое сопротивление тракта изменится крайне незначительно, уменьшится и масса периодически заменяемой холодной части набивки РВП, т.е. снизятся капиталовложения и эксплуатационные расходы, упростится обслуживание (упрощается продувка для очистки РВП за счет существенно меньшей высоты слоя набивки).

Таким образом, заявляемая набивка в любом варианте ее использования экономически целесообразней. При этом следует иметь в виду, что подбором размера перфорации, шага просечки (ширины перемычек) и степени вытяжки материала при выполнении просечно-вытяжной перфорации дистанционирующих и заполняющих листов можно получить набивку с более высокими теплотехническими показателями, чем в рассмотренном примере.