Теплообмінний блок теплоутилізатора

Теплообмінний блок теплоутилізатора, що містить пакет пластин з рядами круглих отворів з відбортуванням, що входять в отвори суміжних пластин з утворенням труб, який відрізняється тим, що кожна з утворених тр уб споряджена з однієї із сторін пакета глухим дном, з іншої сторони пристроєм для заповнення теплоносієм, звільнена від повітря і частково заповнена теплоносієм та герметизована. (19) (21) u200803177 (22) 12.03.2008 (24) 11.08.2008 (46) 11.08.2008, Бюл.№ 15, 2008 р. (72) НІЩИК ОЛЕКСАНДР П АВЛОВИЧ, U A, ГЕРШУНІ ОЛЕКСАНДР Н АУМОВИЧ, U A (73) НАЦІОН АЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ "КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ", U A 3 34409 пається найбільш ефективному протитечієвому режимові за показником підвищення температури холодного теплоносія при тій же відносній площі теплообміну. Надійність такого пластинчатотрубного блоку теплообмінника залишається невисокою, так як при розгерметизації хоча б однієї з труб блоку порушується щільність теплообмінника, з'являються перетікання теплоносіїв і він повинен ремонтуватися. В основу корисної моделі поставлено задачу створення теплообмінного блоку теплоутилізатора, в якому нова будова труб дозволила б забезпечити підвищення ефективності роботи та надійності. Поставлена задача вирішується тим, що в пластинчато-трубному блокові теплообмінника, який містить пакет пластин з рядами круглих отворів з відбортуванням, що входять в отвори суміжних пластин з утворенням труб, згідно з корисною моделлю, кожна з утворених тр уб споряджена з однієї із сторін пакета глухим дном, з іншої сторони пристроєм для заповнення теплоносієм, звільнена від повітря і частково заповнена теплоносієм та герметизована. Спорядження кожної з утворених труб з однієї із сторін пакета пластин глухим дном, з іншої сторони пристроєм для заповнення теплоносієм, звільнення цих труб від повітря і часткове заповнення їх теплоносієм з наступною герметизацією дозволяє забезпечити підвищення ефективності роботи в порівнянні з найближчим аналогом за рахунок реалізації в кожній з утворених труб при функціонуванні теплоутилізатора з пропонованим теплообмінним блоком випаровувальноконденсаційного контуру. При монтуванні теплообмінного блоку в теплоутилізаторі випаровувальні частини контурів знаходяться у камері для гарячого теплоносія, наприклад, в потоці відхідних димових газів, а конденсаційні - у камері для холодного теплоносія, наприклад, в потоці повітря. Багаторазове збільшення поверхні теплообміну з боку теплоносія, для руху якого в технічному рішенні-прототипові були призначені труби, досягається тим, що поверхню труб замінено на розгалужену поверхню теплообміну, набрану з пластин, а зв'язок між потоками теплоносіїв ефективно здійснюється за допомогою випаровувальноконденсаційних контурів в утворених трубах. При цьому температура по всій поверхні випаровувальних частин контурів, як і по всій поверхні конденсаційних частин контурів буде приблизно однаковою В теплоутилізаторі з пропонованим теплообмінним блоком реалізований також ефективний спосіб теплообміну як зі сторони гарячого, так і холодного середовищ, а саме шляхом поперечного обтікання гарячим і холодним потоками теплоносіїв зовнішніх поверхонь випаровувальноконденсаційних контурів, що являють собою пакет пластин. В теплоутилізаторі з пропонованим теплообмінним блоком можна використовувати як найбільш ефективний протитечієвий (зустрічний) режим руху теплоносієв, при якому забезпечується найкраще використання існуючої різниці температур між теплоносіями та найбільше змінювання температури кожного з теплоносіїв [див., напри 4 клад книгу Справочник по теплообмінникам: В 2 т. Т. 1. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 560с, с.7,8], так і, при необхідності, прямотечієвий (паралельний рух) теплоносіїв. Надійність забезпечується надійністю функціонування сукупності автономних випаровувально-конденсаційних контурів, так як при розгерметизації однієї або кількох труб суттєво не буде змінюватися теплопередаюча спроможність теплоутилізатора з пропонованим теплообмінним блоком. При розгерметизації якоїсь з труб з наявністю в кожній з них подвійного ізолюючого бар'єру у вигляді стінки труби в кожному з теплоносіїв буде збережена щільність її оболонки зі сторони іншого середовища. Тобто розгерметизація однієї чи навіть кількох тр уб, що є малоймовірним, не може бути причиною втрати щільності теплоутилізатора з пропонованим теплообмінним блоком та наступного перемішування холодного і гарячого теплоносіїв. Технічна суть та принцип дії запропонованого теплообмінного блоку теплоутилізатора пояснюється кресленням. На Фіг.1 зображений теплообмінний блок теплоутилізатора з коридорним розміщенням отворів, загальний вигляд; на Фіг.2 - окрема пластина теплообмінного блоку; на Фіг.3 - вид А на Фіг 2; на Фіг.4 - переріз Б-Б на Фіг.3; на Фіг.5 - теплообмінний блок теплоутилізатора з шахматним розміщенням отворів, загальний вигляд; на Фіг.6 - теплообмінний блок у корпусі теплоутилізатора. Теплообмінний блок теплоутилізатора містить пакет пластин 1 з рядами круглих отворів 2 з відбортуванням 3, яке входить в отвори суміжних пластин 1 з утворенням труб 4. Кожна з труб 4 споряджена з однієї із сторін пакета глухим дном 5, а з іншої - пристроєм для заповнення труб теплоносієм 6. В теплообмінному блокові отвори 2 можуть розміщуватися по-різному, може використовуватися коридорне розміщення (Фіг.1), шахматне (Фіг.5) або інше. При розміщенні теплообмінного блока в корпусі теплоутилізатора 7 одна з пластин 1 ущільнюється в корпусі 7, утворюючи камери: 8 - для гарячого і 9 - для холодного теплоносіїв. Теплообмінний блок теплоутилізатора працює наступним чином. Теплообмінний блок установлюється в корпусі теплоутилізатора 7 так, що утворені труби 4 займають вертикальну або близьку до вертикальної орієнтацію. Одна з пластин 1 ущільнюється в корпусі 7 з утворенням камер для гарячого 8 та холодного 9 середовища. Гаряче середовище, наприклад відхідні димові гази подається в камеру 8. Холодне середовище, яке повинно бути нагріте, наприклад повітря, подається у камеру для холодного середовища 9. Гаряче середовище рухається в камері 8, де нагріває нижні ділянки труб 4, охолоджується та виходить з іншої сторони утилізатора. Теплоносій в тр убах 4, кожна я яких являє собою випаровувально-конденсаційний контур, випаровується або кипить і переносить у вигляді пари за рахунок прихованої теплоти випаровування тепловий потік у камеру 9 для холодного середовища. У цій камері 9 теплоносій у вер хніх ділянках тр уб 4 конденсується при охолодженні холодним середовищем, 5 34409 яке при цьому нагрівається. Сконденсований теплоносій труб 4 повертається у вигляді рідини на нижні ділянки цих труб 4 у камеру 8 для гарячого середовища. Далі цикл повторюється. Виготовлена модель теплообмінного блока з п'яти пластин зі сталі товщиною 1мм розміром 158x100мм, кожна з яких мала по одному круглому отвору діаметром 31мм. Відбортування отворів кожної з пластин входило в отвір суміжної пластини з утворенням труби. Після збірки пакета для досягнення герметичності він покривався вуглекислою міддю, розведеною водою [див. а. с. СРСР №977130] та прогрівався при температурі 11001150°С [див. статтю С. Гопин. Изобретено в СССР//Изобретатель и рационализатор. - 1988. №10. - С.18-19]. В результаті проведених вимірювань і розра 6 хунків було з'ясовано наступне. 1. Виконана модель теплообмінного блока дозволила показати принципову можливість виробляти теплоутилізаційне обладнання з використанням ефективних випаровувально-конденсаційних контурів без застосування оребрених труб. 2. Як показали проведені вимірювання і розрахунки, дане технічне рішення дозволяє досягти високих значень показника конструктивної компактності F/V (порядку 700м поверхні теплообміну на 1м 3 габаритного об'єму теплообмінного блоку теплоутилізатора) та вагового показника або показника конструктивної матеріалоємності теплообмінного блоку (маса теплообмінного блоку порядку 2,5кг на 1м 2 поверхні теплообміну теплообмінного блоку теплоутилізатора). 7 34409 8 9 Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко 34409 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601