кауперный подогреватель газа

Формула изобретения

Кауперный подогреватель газа, содержащий цилиндрическую теплоаккумулирующую насадку, герметично уплотненную в корпусе у торца выхода газа, отличающийся тем, что подогреватель имеет стержень, расположенный по оси теплоаккумулирующей насадки, упорную решетку и цилиндрический газонепроницаемый кожух, теплоаккумулирующий элемент насадки выполнен из тонкой гофрированной полосы, один конец которой скреплен со стержнем, причем гофрированная полоса скручена вокруг стержня в виде плотного рулона, установленного вместе с упорной решеткой в кожухе, при этом высота гофра на полосе равна ее толщине.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к аккумуляторным подогревателям газа, и может быть использовано при разработке кауперных 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 стержней которой ограничен по условиям прочности.

Известен кауперный подогреватель газа, принятый за прототип, у которого теплоаккумулирующая насадка выполнена в виде цилиндра из газопроницаемого материала (например, 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 недостатки ограничивают нижний уровень давлений газа и верхний уровень удельных расходов газа, за пределами которых нецелесообразно применять подогреватель. Они 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, содержащем цилиндрическую теплоаккумулирующую насадку, герметично уплотненную у торца выхода газа, имеется стержень, расположенный по оси теплоаккумулирующей насадки, упорная решетка и цилиндрический газонепроницаемый кожух, теплоаккумулирующий элемент насадки выполнен из тонкой гофрированной полосы, один конец которой скреплен со стержнем, причем гофрированная полоса скручена вокруг стержня в виде плотного рулона, установленного вместе с упорной решеткой в кожухе, при этом высота гофра на полосе равна ее толщине.

Схема предлагаемого кауперного подогревателя газа приведена на чертеже.

Подогреватель 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. Имеется стержень 7, расположенный по оси подогревателя, упорная решетка 8 и цилиндрический газонепроницаемый кожух 9, уплотненный в корпусе у торца выхода газа с помощью уплотнения 10. Теплоаккумулирующий элемент насадки 11 выполнен из тонкой гофрированной полосы, один конец которой скреплен со стержнем 7 в виде плотного рулона, скрученного вокруг стержня и установленного вместе с упорной решеткой 8 в кожухе 9. Высота гофра на полосе равна приблизительно ее толщине. Гофры расположены на поверхности полосы вдоль оси рулона с переменным шагом, равномерно возрастающим по мере удаления от ее конца со стороны стержня 7. Шаг h гофра изменяется в диапазоне d × arccos (1-2d) h D × arccos (1-2/D), где d, D - диаметры стержня 7 и кожуха 9, 8 - толщина полосы. Нагревательный элемент 12 расположен в кольцевом зазоре между кожухом 9 и теплоизоляцией 5.

Кауперный подогреватель газа работает следующим образом.

Включают нагревательный элемент 12 и производят разогрев теплоаккумулирующей насадки 11 до заданной температуры. Затем начинают пропускать газ через подогреватель. Проходя через теплоаккумулирующую насадку, газ принимает тепло от насадки и нагревается. Когда температура газа после насадки становится меньше минимально 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) рулона насадки.

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