[go: up one dir, main page]

RU2566198C1 - Cyclone heat exchange element of recuperator - Google Patents

Cyclone heat exchange element of recuperator Download PDF

Info

Publication number
RU2566198C1
RU2566198C1 RU2014142384/06A RU2014142384A RU2566198C1 RU 2566198 C1 RU2566198 C1 RU 2566198C1 RU 2014142384/06 A RU2014142384/06 A RU 2014142384/06A RU 2014142384 A RU2014142384 A RU 2014142384A RU 2566198 C1 RU2566198 C1 RU 2566198C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipe
recuperator
exchange element
heat exchange
outer pipe
Prior art date
Application number
RU2014142384/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эдуард Николаевич Сабуров
Марина Леонидовна Зайцева
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ)
Priority to RU2014142384/06A priority Critical patent/RU2566198C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2566198C1 publication Critical patent/RU2566198C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: cyclone heat exchange element of recuperator contains a central channel 1 formed by an internal pipe 2 and a ring channel 3 formed by internal and external pipes 2 and 5, respectively, connected to branch pipes for air supply 6 and discharge 7, the branch pipe 6 is located on the external pipe 5 and installed tangentially. On internal surface of the external pipe 5 from the side opposite to the bottom of the external pipe at the distance z = 0.4Lc, the artificial roughness 8 is made, for example, as a knurl, where Lc - is the full length of the ring channel.
EFFECT: improvement of efficiency of the heat exchange element.
2 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменной технике и может найти применение в промышленной теплоэнергетике.The invention relates to heat transfer technology and may find application in industrial heat power engineering.

Результаты исследования теплоотдачи в кольцевом канале с закрученным воздушным потоком приведены в монографии Э.Н. Сабурова. Циклонные нагревательные устройства с интенсифицированным конвективным теплообменом. - Архангельск: Сев.-Зап. кн. Изд-во, 1995. - 344 с. The results of the study of heat transfer in an annular channel with a swirling air flow are given in the monograph by E.N. Saburova. Cyclone heating devices with intensified convective heat transfer. - Arkhangelsk: North-West. Prince Publishing House, 1995 .-- 344 p.

Известен теплообменный элемент рекуперативного воздухоподогревателя, выполненный в виде внутренней и наружной труб, последняя из которых заглушена с торца днищем, расположенным от выходного торца трубы с заданным зазором (а.с. 941793, СССР, МПК3 F23L 15/04, 1982). Недостатком этого решения является низкий уровень интенсивности теплообмена.Known heat-exchange element of a recuperative air heater, made in the form of internal and external pipes, the last of which is muffled from the end face of the bottom located from the output end of the pipe with a given clearance (A.S. 941793, USSR, IPC 3 F23L 15/04, 1982). The disadvantage of this solution is the low level of heat transfer intensity.

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, размещенными в зоне противоположных относительно днища торцов труб, причем патрубок подвода воздуха размещен на наружной трубе и установлен тангенциально (а.с. 1386804, СССР, МПК4 F23L 15/04, 1987).Known heat exchanger element of the recuperator, containing the annular and central channels formed by the inner and outer, muffled at one end of the bottom, pipes connected to the inlet and outlet pipes located in the area opposite to the bottom of the pipe ends, and the air supply pipe is placed on the outer pipe and established tangentially (A.S. 1386804, USSR, IPC 4 F23L 15/04, 1987).

Данное техническое решение является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.This technical solution is the closest to the claimed and taken as a prototype.

Недостатком прототипа является относительно низкий уровень интенсивности теплообмена на внутренней поверхности наружной трубы, а следовательно, и тепловой эффективности теплообменного элемента рекуператора.The disadvantage of the prototype is the relatively low level of heat transfer intensity on the inner surface of the outer pipe, and therefore the thermal efficiency of the heat exchanger element of the recuperator.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение тепловой эффективности теплообменного элемента рекуператора за счет увеличения интенсивности теплоотдачи на внутренней поверхности наружной трубы.The problem to which the invention is directed, is to increase the thermal efficiency of the heat exchanger element of the recuperator by increasing the intensity of heat transfer on the inner surface of the outer pipe.

Это достигается тем, что в циклонном теплообменном элементе рекуператора, содержащем кольцевой и центральный каналы, образованные внутренней и наружной, заглушенной с одного конца днищем, трубами, подключенными соответственно к патрубкам подвода и отвода воздуха, размещенными в зоне противоположной относительно днища торца наружной трубы, патрубок подвода воздуха размещен на наружной трубе и установлен тангенциально, а на части внутренней поверхности наружной трубы в целях интенсификации теплообмена создана искусственная шероховатость. Экспериментально установлено, что при создании на такой длине канала участка поверхности с искусственной шероховатостью можно получить на ней максимальный эффект интенсификации теплоотдачи и максимальное значение тепловой эффективности теплообменного элемента рекуператора.This is achieved by the fact that in the cyclone heat exchanger element of the recuperator, containing the annular and central channels formed by the inner and outer, muffled at one end of the bottom, pipes connected respectively to the supply and exhaust pipes located in the area opposite to the bottom of the outer pipe end, the pipe the air supply is placed on the outer pipe and installed tangentially, and on the part of the inner surface of the outer pipe in order to intensify heat transfer, an artificial roughness is created st. It was experimentally established that when creating a surface area with artificial roughness at such a channel length, it is possible to obtain the maximum effect of heat transfer intensification on it and the maximum value of the thermal efficiency of the heat exchanger element of the recuperator.

Максимальный эффект интенсификации теплоотдачи, достигаемый на рекомендуемой длине участка трубы с искусственной шероховатостью, является результатом, главным образом, увеличения поверхности теплоотдачи за счет шероховатости и повышения турбулентности течения в пристеночном слое поверхности трубы, покрытой шероховатостью. Одновременно на гладкой части канала имеет место снижение уровня теплоотдачи за счет уменьшения скорости потока воздуха из-за раскрутки и торможения спирального циклонного потока. Однако при этом среднее значение коэффициента теплоотдачи для всей поверхности теплоотдачи рекуператора оптимально, что и определяет максимальное значение тепловой эффективности рекуператора.The maximum effect of heat transfer intensification, achieved at the recommended length of the pipe section with artificial roughness, is the result mainly of an increase in the heat transfer surface due to roughness and increased flow turbulence in the wall layer of the pipe surface coated with roughness. At the same time, on the smooth part of the channel, there is a decrease in the level of heat transfer due to a decrease in the air flow rate due to the unwinding and braking of the spiral cyclone flow. However, the average value of the heat transfer coefficient for the entire heat transfer surface of the heat exchanger is optimal, which determines the maximum value of the heat efficiency of the heat exchanger.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображена схема циклонного теплообменного элемента рекуператора, на фиг. 2 - поперечный разрез А-А на фиг. 1.The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a diagram of a cyclone heat exchange element of a recuperator; FIG. 2 is a cross section AA in FIG. one.

Циклонный теплообменный элемент рекуператора содержит центральный канал 1, образованный внутренней трубой 2 и кольцевой канал 3, образованный днищем 4, внутренней 2 и наружной 5 трубами, подключенными к патрубкам подвода 6 и отвода 7 воздуха, размещенным в зоне труб 2 и 5; патрубок 6 размещен на наружной трубе 5 и установлен тангенциально; на части внутренней поверхности наружной трубы 5 в целях интенсификации теплообмена нанесена искусственная шероховатость 8, например, в виде накатки, на расстоянии, равномThe cyclone heat exchanger element of the recuperator contains a central channel 1 formed by an inner pipe 2 and an annular channel 3 formed by a bottom 4, an inner 2 and an outer 5 pipes connected to the inlet 6 and air outlet 7 pipes located in the zone of the pipes 2 and 5; the pipe 6 is placed on the outer pipe 5 and is installed tangentially; on the part of the inner surface of the outer pipe 5, in order to intensify heat transfer, an artificial roughness 8 is applied, for example, in the form of knurling, at a distance equal to

z=0,4Lк,z = 0.4L k ,

где Lк - полная длина кольцевого канала со стороны противоположной днищу наружной трубы.where L to - the total length of the annular channel from the side opposite to the bottom of the outer pipe.

Экспериментально установлено, что нанесение на части внутренней поверхности наружной трубы на расстоянии, равном 0,4 от полной длины кольцевого канала, со стороны противоположной днищу наружной трубы искусственной шероховатости в виде накатки позволяет получить максимальное значение среднего значения коэффициента теплоотдачи для всей внутренней поверхности теплоотдачи кольцевого канала и максимальное значение тепловой эффективности рекуператора.It was experimentally established that applying on a part of the inner surface of the outer pipe at a distance equal to 0.4 from the full length of the annular channel from the side opposite to the bottom of the outer pipe of artificial roughness in the form of knurling allows you to get the maximum value of the average value of the heat transfer coefficient for the entire inner surface of the heat transfer of the annular channel and the maximum value of the heat efficiency of the recuperator.

Циклонный теплообменный элемент рекуператора работает следующим образом.The cyclone heat exchange element of the recuperator works as follows.

Нагреваемый воздух через патрубок 6 вводится в кольцевой канал 3 между внутренней 2 и наружной 5 трубами и закручивается. Движущийся по спиральной траектории воздух нагревается от внутренней поверхности наружной трубы 5, доходит до днища 4 и выводится по внутренней трубе 2 наружу через патрубок 7.Heated air through the pipe 6 is introduced into the annular channel 3 between the inner 2 and outer 5 pipes and is twisted. Moving along a spiral path, the air is heated from the inner surface of the outer pipe 5, reaches the bottom 4 and is discharged through the inner pipe 2 out through the pipe 7.

Интенсификация теплоотдачи в устройстве в целом определяет значительное повышение эффективности теплообменного элемента.The intensification of heat transfer in the device as a whole determines a significant increase in the efficiency of the heat exchange element.

Claims (2)

1. Циклонный теплообменный элемент рекуператора, содержащий кольцевой и центральный каналы, образованные внутренней и наружной, заглушенной с одного конца днищем, трубами, патрубки подвода и отвода воздуха, размещенные в зоне противоположной относительно днища наружной трубы, при этом патрубок подвода воздуха размещен на наружной трубе и установлен тангенциально на части внутренней поверхности, отличающийся тем, что на части внутренней поверхности наружной трубы кольцевого канала со стороны противоположной днищу наружной трубы нанесена искусственная шероховатость на длине z=0,4Lк, где Lк - полная длина элемента рекуператора.1. The cyclone heat exchanger element of the recuperator, containing the annular and central channels formed by the inner and outer, muffled at one end of the bottom, pipes, air supply and exhaust pipes located in the area opposite to the bottom of the outer pipe, while the air supply pipe is placed on the outer pipe and installed tangentially on part of the inner surface, characterized in that on the part of the inner surface of the outer pipe of the annular channel from the side opposite to the bottom of the outer pipe artificial roughness on at z = 0,4L length k, where L k - full length of the heat exchanger element. 2. Циклонный теплообменный элемент рекуператора по п. 1, отличающийся тем, что искусственная шероховатая поверхность нанесена в виде накатки. 2. The cyclone heat exchanger element of the recuperator according to claim 1, characterized in that the artificial rough surface is applied in the form of knurling.
RU2014142384/06A 2014-10-21 2014-10-21 Cyclone heat exchange element of recuperator RU2566198C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014142384/06A RU2566198C1 (en) 2014-10-21 2014-10-21 Cyclone heat exchange element of recuperator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014142384/06A RU2566198C1 (en) 2014-10-21 2014-10-21 Cyclone heat exchange element of recuperator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2566198C1 true RU2566198C1 (en) 2015-10-20

Family

ID=54327643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014142384/06A RU2566198C1 (en) 2014-10-21 2014-10-21 Cyclone heat exchange element of recuperator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2566198C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3022588A1 (en) * 1980-06-16 1981-12-24 Hans 4407 Emsdetten Hinterding Underground heat extraction tube for heat pump - has insulation around inner and outer water circulating pipes to reduce heat losses
SU1386804A1 (en) * 1986-10-14 1988-04-07 Архангельский лесотехнический институт им.В.В.Куйбышева Heat exchanging element of recuperator
JP2004309124A (en) * 2003-03-25 2004-11-04 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Underground heat exchanger
RU2282107C1 (en) * 2005-01-11 2006-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Архангельский государственный технический университет Федерального агентства по образованию (Рособразование) (АГТУ) Cyclonic heat-exchange unit for recuperator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3022588A1 (en) * 1980-06-16 1981-12-24 Hans 4407 Emsdetten Hinterding Underground heat extraction tube for heat pump - has insulation around inner and outer water circulating pipes to reduce heat losses
SU1386804A1 (en) * 1986-10-14 1988-04-07 Архангельский лесотехнический институт им.В.В.Куйбышева Heat exchanging element of recuperator
JP2004309124A (en) * 2003-03-25 2004-11-04 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Underground heat exchanger
RU2282107C1 (en) * 2005-01-11 2006-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Архангельский государственный технический университет Федерального агентства по образованию (Рособразование) (АГТУ) Cyclonic heat-exchange unit for recuperator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Promvonge et al. Thermal performance enhancement in a heat exchanger tube fitted with inclined vortex rings
TWI618909B (en) Heat exchanger tube and heating boiler having such a exchanger tube
RU2012129345A (en) CAR HEATING DEVICE
RU2566198C1 (en) Cyclone heat exchange element of recuperator
RU178049U1 (en) Heater
CN203489539U (en) Heat exchanger
RU2016116933A (en) PIPE FOR HEAT EXCHANGER WITH, AT LEAST, PARTIALLY VARIABLE CROSS-SECTION AND HEAT EXCHANGER EQUIPPED WITH IT
RU2655096C1 (en) Tubular heater
CN109654927B (en) Optimization design method of loop heat pipe for heating medicament liquid
RU2011153616A (en) METHOD FOR SUPPLYING COMBUSTION AIR TO THE AIR HEATER BY SMOKE GASES, HEATING DEVICE AND AIR DIRECTION BUSH
CN109631642B (en) Liquid medicine electric heating loop heat pipe for heating fumigation
RU158757U1 (en) DEVICE FOR HEAT EXCHANGE INTENSIFICATION
RU133596U1 (en) SILVER HEAT EXCHANGER
RU2282107C1 (en) Cyclonic heat-exchange unit for recuperator
RU2282106C1 (en) Cyclonic heat-exchange unit for recuperator
RU2499187C1 (en) Flame-tube hot-water boiler
RU2682214C1 (en) Recuperative burner unit
RU2279608C1 (en) Recuperator cyclone heat-exchange member
MX382889B (en) INTERNAL HEAT EXCHANGER AND ITS MANUFACTURING METHOD.
RU2278329C2 (en) Cyclonic heat-exchanging member of recuperator
Mangtani et al. Effect of twisted tape inserts On heat transfer in A concentric tube heat exchanger
CN204829920U (en) Cooling device and combustor
RU108818U1 (en) SMOKING HEAT EXCHANGE PIPE
EP2012071A2 (en) Heat exchanger for a boiler and gas boiler, in particular a condensation boiler, provided with said heat exchanger
RU2597706C2 (en) Recuperator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171022