кауперный подогреватель газа горизонтальный

Формула изобретения

Кауперный подогреватель газа горизонтальный, содержащий теплоаккумулирующую насадку, расположенную в кожухе с газонепроницаемой цилиндрической внешней поверхностью, и токоподводы резистивного нагревательного элемента, отличающийся тем, что теплоаккумулирующий элемент насадки выполнен из тонкой полосы листового материала, имеет зигзагообразную форму и плоские части (ламели), которые расположены вертикально на равном расстоянии друг от друга вдоль оси подогревателя, концы полосы подсоединены к токоподводам, на торцах насадки расположены кольцевые фланцы, скрепленные между собой, насадка имеет стержни, расположенные между фланцами по цилиндрической поверхности, электроизолированные от фланцев и являющиеся опорами для ламелей теплоаккумулирующего элемента, каждый фланец насадки состоит из трех частей (верхнего полукольца и двух нижних четвертей кольца), между частями колец и кожухом имеются зазоры, допускающие перемещения частей кольца относительно друг друга и кожуха на величины изменения длин ламелей теплоаккумулирующего элемента при их разогреве и охлаждении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к аккумуляторным подогревателям газа, и может быть использовано при разработке кауперных и омических подогревателей газа для аэродинамических труб.

Известен кауперный подогреватель газа, где в качестве теплоаккумулирующей насадки использованы плотно упакованные цилиндрические стержни, а элементы разогрева размещены равномерно по сечению насадки и выполнены в виде труб с наружным диаметром, равным диаметру стержня насадки. Нагреваемый газ проходит по узким каналам, образованным в теле насадки между стержнями и нагревательными элементами (Авторское свидетельство СССР № 205989, кл. F 24 H 7/02, 1965 г.).

Недостатком известного подогревателя является невысокая эффективность теплопередачи вследствие недостаточно развитой поверхности теплосъема насадки, минимальный диаметр стержня которой ограничен по условиям прочности.

Известен кауперный подогреватель газа, принятый за прототип, у которого теплоаккумулирующая насадка выполнена в виде цилиндра из газопроницаемого материала (например, из металлокерамики), герметично уплотненного в корпусе у торца выхода газа (Авторское свидетельство СССР № 646645, кл. F 24 H 7/02, 1978 г.). Подогреватель обладает высокой эффективностью.

Недостатком известного подогревателя газа является большое гидравлическое сопротивление при протекании через него рабочего газа, обусловленное тем, что материал насадки при изготовлении прессуется из порошка и спекается. Кроме того, для изготовления теплоаккумулирующей насадки требуется специальный порошок с определенными свойствами. Указанные удельных расходов, за пределами которых нецелесообразно применять подогреватель, сужают область возможного использования подогревателя и усложняют процесс его изготовления.

Задачей настоящего изобретения является расширение области возможного применения кауперного подогревателя и упрощение процесса его изготовления.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в снижении гидравлического сопротивления подогревателя.

Решение поставленной задачи и указанный технический результат достигаются тем, что в подогревателе горизонтальном, содержащем теплоаккумулирующую насадку, расположенную в кожухе с газонепроницаемой цилиндрической внешней поверхностью, и токоподводы резистивного нагревательного элемента, теплоаккумулирующий элемент насадки выполнен из тонкой полосы листового материала, имеет зигзагообразную форму и плоские части (ламели), которые расположены вертикально на равном расстоянии друг от друга вдоль оси подогревателя, концы полосы подсоединены к токоподводам, на торцах насадки расположены кольцевые фланцы, скрепленные между собой, насадка имеет стержни, расположенные между фланцами по цилиндрической поверхности, электроизолированные от фланцев и являющиеся опорами для ламелей теплоаккумулирующего элемента, каждый фланец насадки состоит из трех частей (верхнего полукольца и двух нижних четвертей кольца), между частями колец и кожухом имеются зазоры, допускающие перемещение частей кольца относительно друг друга и кожуха на величины изменения длин ламелей теплоаккумулирующего элемента при их разогреве и охлаждении.

Схема предлагаемого кауперного подогревателя газа приведена на фиг.1.

На фиг.2 показан разрез А-А.

На фиг.3 - выносной элемент I.

Подогреватель (фиг.1—3), горизонтально расположенный, содержит корпус 1, в одном из торцев которого выполнен канал 2 для входа, а в другом - канал 3 для выхода рабочего газа. На внутренней поверхности корпуса 1 расположены элементы теплоизоляции 4, 5, 6. Имеются токоподводы 7, 8 и кожух 9 с газонепроницаемой цилиндрической поверхностью для размещения теплоаккумулирующей насадки 10. Теплоаккумулирующий элемент насадки выполнен из тонкой полосы, имеет зигзагообразную форму и плоские части 11 (ламели), которые располагаются вертикально на равном расстоянии друг от друга вдоль оси подогревателя. Концы полосы подсоединены к токоподводам 7, 8. На торцах насадки имеются кольцевые фланцы 12, 13, соединенные между собой. Насадка имеет стержни 14, расположенные между фланцами по цилиндрической поверхности, электроизолированные от фланцев втулками 15 и являющиеся опорами для ламелей 11 теплоаккумулирующего элемента. Каждый фланец 12, 13 состоит из трех частей: верхнего полукольца 16 и двух нижних 17, 18 четвертей кольца. Между частями колец 16, 17, 18 и кожухом 9 в местах 19, 20, 21 имеются зазоры, допускающие перемещение частей кольца относительно друг друга и кожуха на величины изменения длин ламелей 11 теплоаккумулирующего элемента при их разогреве и охлаждении.

Кауперный подогреватель газа работает следующим образом. Включают электропитание подогревателя. Ток с помощью токоподводов 7, 8 пропускается через теплоаккумулирующий элемент насадки и он разогревается. При разогреве ламели 11 удлиняются, четверти 17, 18 колец фланцев 12, 13 под действием собственного веса опускаются вниз, поддерживая ламели в напряженном (натянутом) состоянии, исключая возможность их коробления и возможность электрического контакта между ламелями. После разогрева насадки до заданной температуры пропускают газ через подогреватель. Газ, проходя через теплоаккумулирующую насадку, принимает от насадки тепло и нагревается. При этом ламели 11 насадки интенсивно охлаждаются, их длина уменьшается, а детали 17, 18 перемещаются вверх. В силу того, что детали 17, 18 не закреплены и имеют возможность перемещаться вверх по мере уменьшения длины ламелей, в ламелях не возникает температурных напряжений, в них не накапливаются остаточные деформации и они сохраняют работоспособность. Когда температура газа после насадки при его пропускании через подогреватель становится меньше допустимой величины, подачу газа прекращают и производят очередной разогрев насадки.

В предлагаемом подогревателе газа для изготовления теплоаккумулирующей насадки не требуется специальных пористых проницаемых материалов с жесткой структурой с определенными свойствами. Насадка изготавливается из более доступных материалов: используются тонкие полосы из тугоплавких металлов, которые производятся в промышленности. Изготовление насадки не требует специальных технологий и оборудования. Гидравлическое сопротивление предлагаемой конструкции много меньше гидравлического сопротивления конструкций из прессованных спеченных материалов. Предлагаемая схема выполнения насадки обеспечивает высокую эффективность теплоотдачи от насадки к рабочему газу и минимальное гидравлическое сопротивление при определенной пористости (просветности) насадки.

Таким образом, использование изобретения позволяет упростить конструкцию, уменьшить до минимума гидравлическое сопротивление подогревателя и, следовательно, расширить область возможного применения кауперного подогревателя.