циклонный теплообменный элемент рекуператора

Формула изобретения

Циклонный теплообменный элемент рекуператора, содержащий внешний и центральный каналы, образованные внутренней и наружной, заглушенной с одного конца днищем, трубами, подключенными к патрубкам подвода и отвода воздуха, размещенным в зоне противоположных относительно днища торцов труб, причем патрубок подвода воздуха установлен тангенциально на наружной трубе, отличающийся тем, что внутренняя труба выполнена квадратного поперечного сечения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплообменной технике и может найти применение в промышленной теплоэнергетике.

Известен теплообменный элемент рекуперативного воздухоподогревателя, выполненный в виде внутренней и наружной труб, последняя из которых заглушена с торца днищем, расположенным от выходного торца внутренней трубы с заданным зазором (А.С. 941793, МПК 3 F 23 L 15/04, 1982). Недостатком этого решения является низкий уровень интенсивности теплообмена.

Известен теплообменный элемент рекуператора, содержащий кольцевой и центральный каналы, образованные внутренней и наружной, заглушенной с одного торца днищем, трубами, подключенными к патрубкам подвода и отвода воздуха, размещенным в зоне противоположных относительно днища торцов труб, причем патрубок подвода воздуха размещен на наружной трубе и установлен тангенциально (А.С. 1386804, МПК 4 F 23 L 15/04, 1987).

Данное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.

Недостатком прототипа является относительно низкая интенсивность теплоотдачи на наружной поверхности внутренней круглой трубы, где влияние центробежных сил носит стабилизирующий характер, и внутренней поверхности наружной трубы.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение интенсивности теплоотдачи на внешней поверхности внутренней трубы и на внутренней поверхности наружной трубы, а также повышение тепловой эффективности и термостойкости теплообменного элемента рекуператора.

Это достигается тем, что в циклонном теплообменном элементе рекуператора, содержащем внешний и центральный каналы, образованные внутренней и наружной, заглушенной с одного конца днищем, трубами, подключенными к патрубкам подвода и отвода воздуха, размещенным в зоне противоположных относительно днища торцов труб, патрубок подвода воздуха установлен тангенциально на наружной трубе, а внутренняя труба имеет квадратное поперечное сечение.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен циклонный теплообменный элемент рекуператора, на фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1.

Циклонный теплообменный элемент рекуператора содержит внешний канал 1 и центральный канал 2 квадратного поперечного сечения, образованные внутренней квадратной 3 и наружной круглой 4 трубами, днище 5 наружной трубы, входной 6, установленный тангенциально на наружной трубе, и выходной 7 патрубки.

Циклонный теплообменный элемент рекуператора работает следующим образом. Холодный воздух через патрубок 6 вводится во внешний канал 1 между внутренней 3 и наружной 4 трубами и закручивается у внутренней поверхности наружной трубы. Движущийся по спиральной траектории воздух нагревается у внутренней поверхности наружной трубы 4, доходит до днища 5 и выводится по внутренней трубе 3 и патрубок 7 наружу. Из-за квадратной формы поперечного сечения внутренней трубы закрученный поток нагреваемого воздуха срывается с ее ребер, а у граней образуются вихревые зоны, что приводит к ликвидации стабилизирующего влияния центробежных сил и значительной интенсификации теплоотдачи на ее поверхности. Вследствие периодических сужений и расширений проходного сечения межтрубного канала по направлению движения нагреваемого воздуха наблюдается соответствующее изменение скорости воздушного потока, что интенсифицирует теплоотдачу и на внутренней поверхности наружной трубы, температура трубы снижается, а следовательно, повышается и ее термоустойчивость.

Интенсификация теплоотдачи в устройстве в целом определяет значительное повышение тепловой эффективности циклонного теплообменного элемента рекуператора.

Картина движения воздуха во внешнем канале теплообменного элемента и достигнутая интенсификация конвективного теплообмена подтверждены специальными опытами (Сабуров Э.Н. Циклонные нагревательные устройства с интенсифицированным конвективным теплообменом. - Архангельск: Сев. - Зап.кн. изд-во, 1995. - 341 с.).