Трубчастий радіаційний рекуператор

Реферат: Трубчастий радіаційний рекуператор, містить футерований газохід циліндричної форми, з двох протилежних кінців якого встановлені вхідний і вихідний кільцеві колектори, з'єднані між собою теплообмінними трубами. Теплообмінні труби виконано роз'ємними у вигляді трьох ділянок: верхньої - горизонтальної, середньої и нижньої - Г-подібної форми, причому на верхніх кінцях нижніх ділянок теплообмінних труб встановлені компенсатори температурних розширень труб сильфонного типу, а середні ділянки теплообмінних труб з'єднані з компенсаторами температурних розширень труб і кінцями верхніх теплообмінних труб за допомогою роз'ємних механізмів. UA 121554 U (12) UA 121554 U UA 121554 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пропозиція належить до конструкцій теплообмінних апаратів. Рекуператор може бути використаний на паливних печах у промисловості будівельних матеріалів, металургійній, машинобудівній, хімічній та інших галузях. Відомий трубчастий радіаційний рекуператор (Тебеньков Б.П. Рекуператоры для промышленных печей - М.: Металлургия, 1975 - с. 136-153), який містить футерований газохід, до якого приєднані кільцеві колектори для підводу повітря або газу, що нагрівають у рекуператорі. Всередині футерованого газоходу розміщені металеві прямі теплообмінні труби у вигляді циліндричної "корзини". Кінці теплообмінних труб приєднані до кільцевих колекторів. При високотемпературному нагріві повітря поверхню металевих труб нагрівають до температури 800-1000 °C. Внаслідок нерівномірності розподілу повітря по трубах, а також неоднаковості покриття труб осадом пилових частинок, що знаходяться у відхідних димових газах з печі, відбувається нерівномірне збільшення довжини теплообмінних труб, що призводить до неконтрольованої деформації (вигину) труб і, навіть, до відриву окремих труб від колекторів. В результаті знижується ефективність роботи рекуператора, виникає необхідність ремонту, що потребує демонтажу кладки рекуператора. Найбільш близьким до запропонованого є трубчастий радіаційний рекуператор (Патент на корисну модель № 61863, МПК F23D14/12 (2006.1), 2011 p.), який містить футерований газохід, внутрішню поверхню якого виконано циліндричною. До протилежних кінців газоходу приєднані кільцеві колектори для підводу і відводу повітря, що нагрівають у рекуператорі. Всередині газоходу по колу розміщені циліндричні теплообмінні труби, кінці яких приєднані до колекторів. Труби виконані з вигином в радіальних площинах всередину газоходу на відстані 0,6-0,8 довжини труб від осі нижнього колектора. Трубчастий радіаційний рекуператор встановлюють на високотемпературних печах. При роботі теплообмінні труби нагрівають до температури 800-1000 °C, що призводить до збільшення їхньої довжини на 8-12 мм/м. Компенсувати збільшення довжини труб можливо за допомогою виконання теплообмінних труб з великим радіусом вигину, що призводить до перекриття газоходу рекуператора і значно змінює конструкцію рекуператора. В разі необхідності очищення теплообмінних труб від осаду пилових частинок, що знаходяться у відхідних димових газах з печі, або заміни труб необхідний повний демонтаж кладки рекуператора, що потребує додаткових затрат і зменшує ефективність використання рекуператора. В основу корисної моделі поставлене задача вдосконалення конструкції трубчастого радіаційного рекуператора, в якому в результаті виконання теплообмінних труб роз'ємними за допомогою компенсаторів температурних розширень труб забезпечується компенсація видовжень теплообмінних труб під час нагріву, можливість проведення ремонту без демонтажу кладки і за рахунок цього значно зменшується вартість ремонту та збільшується термін роботи і сталість технічних показників рекуператора. Поставлена задача вирішена завдяки тому, що в трубчастому радіаційному рекуператорі, що містить футерований газохід циліндричної форми, з двох протилежних кінців якого встановлені вхідний і вихідний кільцеві колектори, з'єднані між собою теплообмінними трубами, згідно з пропозицією, теплообмінні труби виконано роз'ємними у вигляді трьох ділянок: верхньої - горизонтальної, середньої і нижньої - Г- подібної форми, причому на верхніх кінцях нижніх ділянок теплообмінних труб встановлені компенсатори температурних розширень труб сильфонного типу, а середні ділянки теплообмінних труб з'єднані з компенсаторами температурних розширень труб і кінцями верхніх теплообмінних труб за допомогою роз'ємних механізмів. Сукупність відмінних ознак дозволяє усунути неконтрольовану деформацію теплообмінних труб завдяки тому, що під час нагріву видовження теплообмінних труб сприймають на себе компенсатори температурних розширень труб (стискаються), а під час охолодження розпрямляються. В разі проведення ремонту середні ділянки теплообмінних труб відокремлюють від роз'ємних механізмів, виймають з корпуса рекуператора і замінюють на нові без демонтажу кладки. Пропонований трубчастий радіаційний рекуператор представлено на кресленні. Трубчастий радіаційний рекуператор містить кільцеву панель 1, на якій встановлений виконаний у вигляді футерованого газоходу циліндричної форми корпус 2 з приєднаною до нього кришкою 3 і з патрубком для відводу димових газів 4. Знизу і зверху корпуса 2 на опорах встановлені жорстко закріплені нижній 5 і верхній 6 кільцеві колектори, до яких приєднані теплообмінні труби, виконані з трьох окремих ділянок: нижньої 7 і середньої 8 - Г-подібної форми, а верхньої 9 - горизонтальної. При цьому середні ділянки теплообмінних труб 8 розміщені всередині корпусу 2 рекуператора по колу. На кінцях всіх ділянок теплообмінних труб 1 UA 121554 U 5 10 15 20 25 виконана різьба. На вертикальних частинах нижніх теплообмінних труб 7 встановлені компенсатори температурних розширень труб 10 сильфонного типу. Середні ділянки теплообмінних труб 8 з'єднані з компенсаторами температурних розширень труб 10 і верхніми ділянками теплообмінних труб 9 за допомогою роз'ємних механізмів 11. Рекуператор приєднаний до вихідного газоходу 12 плавильної печі. Трубчастий радіаційний рекуператор працює таким чином. Високотемпературні димові гази з плавильної печі прямотоком подають через вихідний газохід 12 в корпус 2 рекуператора. Повітря подають у вхідний кільцевий колектор 5, а з нього в теплообмінні труби 7 і через компенсатори температурних розширень труб 10 в теплообмінні труби 8, які нагрівають за рахунок випромінювання від димових газів і внутрішньої поверхні корпусу 2. Повітря в трубах нагрівають до необхідної температури за рахунок конвективного теплообміну від внутрішньої поверхні труб. Нагріте повітря подають через теплообмінні труби 9 у вихідний колектор 6, а далі до споживача, наприклад, у пальники печі. Димові гази з корпусу 2 рекуператора подають через патрубок відводу димових газів 4 в димову трубу. Під час нагріву теплообмінні труби 8 видовжуються і стискають компенсатори температурних видовжень труб 10, які під час охолодження повертають (розпрямляються) теплообмінні труби 8 в вихідне положення. Випробування пропонованого трубчатого рекуператора проводили на експериментальній установці Інституту газу НАН України. Проведено вимірювання температурного розширення теплообмінної труби зі сталі марки 12X18Н9Т довжиною 3 м. Нагрів середньої ділянки теплообмінної труби всередині установки здійснювали відхідними димовими газами з температурою близько 1100 °C. Під час нагріву видовження теплообмінної труби складало 2731 мм, що відповідало середній температурі зовнішньої поверхні теплообмінної труби 820850 °C. Компенсація термічного розширення труби відбувалась за рахунок компенсатора температурних розширень труб сильфонного типу марки КСО. Під час охолодження теполообмінна труба поверталась у вихідне положення. Встановлено, що наявність компенсатора температурних розширень труб забезпечує компенсацію контрольованого видовження теполообмінної труби у вертикальній площині, яка дозволить збільшити термін роботи і стабільність технічних показників рекуператора. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Трубчастий радіаційний рекуператор, що містить футерований газохід циліндричної форми, з двох протилежних кінців якого встановлені вхідний і вихідний кільцеві колектори, з'єднані між собою теплообмінними трубами, який відрізняється тим, що теплообмінні труби виконано роз'ємними у вигляді трьох ділянок: верхньої - горизонтальної, середньої и нижньої - Г-подібної форми, причому на верхніх кінцях нижніх ділянок теплообмінних труб встановлені компенсатори температурних розширень труб сильфонного типу, а середні ділянки теплообмінних труб з'єднані з компенсаторами температурних розширень труб і кінцями верхніх теплообмінних труб за допомогою роз'ємних механізмів. 2 UA 121554 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3