[go: up one dir, main page]

WO2013184032A1 - Heat exchange device with tubular elements for use in heating systems - Google Patents

Heat exchange device with tubular elements for use in heating systems Download PDF

Info

Publication number
WO2013184032A1
WO2013184032A1 PCT/RU2013/000427 RU2013000427W WO2013184032A1 WO 2013184032 A1 WO2013184032 A1 WO 2013184032A1 RU 2013000427 W RU2013000427 W RU 2013000427W WO 2013184032 A1 WO2013184032 A1 WO 2013184032A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tubular elements
heat exchange
exchange device
tubular
walls
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2013/000427
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Евгений Антонович ЛИПУХИН
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Publication of WO2013184032A1 publication Critical patent/WO2013184032A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • F28D21/0005Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases for domestic or space-heating systems
    • F28D21/0008Air heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24BDOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B7/00Stoves, ranges or flue-gas ducts, with additional provisions for convection heating 
    • F24B7/04Stoves, ranges or flue-gas ducts, with additional provisions for convection heating  with internal air ducts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases

Definitions

  • the invention relates to the field of heat engineering and can be used in heaters, boilers, furnaces operating on various types of fuel (solid fuel, gas, fuel oil), where the working medium can be gas or liquid, with convective and forced movement.
  • the invention can be used in chimneys, flues and various industrial units, as well as in technological heat exchangers for cooling hot solutions with cold water or another agent supplied to the pipe elements through collectors.
  • Tubular elements are the main part of heat exchangers of various kinds of heaters and furnaces, which are located in the housings or in the tube sheets of these devices.
  • the input and output of the heated or cooled medium is provided through the full section of the tubular element.
  • the installation of a tubular element in a thermal unit is a complex, time-consuming process.
  • One of the operations of this process is the rolling of pipes in the tube sheet, which is quite difficult to perform in the places where the pipes pass through the body of the thermal unit.
  • Known heater furnace (patent RU 44168 Ul F24B7 / 00, F24B7 / 02, publ. 02.27.2004), the heat exchange device of which contains five tubular ducts located on the inner side surface of the housing and brought open ends through the flat base of the housing , from the bottom to the outside, and in the upper part to the space under the removable housing cover.
  • a drawback of the design of the furnace-heater is the difficulty of manufacturing the upper and lower bases of the furnace with openings for the exit of pipes with an open section.
  • Known furnace heater (patent RU 2035009 C I F24B7 / 02, publ. 07/27/2006), made in the form of an octagonal prism, containing two walls with tubular elements.
  • the tubular elements are arranged in a row on two trihedral mirrored walls corresponding to the edges of the side surface of the prism, and in two walls corresponding to the remaining faces, grooves are made to accommodate the tubular elements.
  • the tubular elements are made of rolled standard or special profile in the form of pipe segments joined together, and the open side fixed to the walls.
  • the tubular elements can be made in the form of a corrugated sheet that is fixed to the wall or in the form of a ribbed sheet, which from the side of open ribs is fixed to the walls.
  • the disadvantage of this heater stove is the difficulty of making grooves (holes) in the upper and lower walls.
  • the use of corrugated elements for the furnace body is inferior to pipe elements due to the smaller heat transfer surface, the difficulty of manufacturing a corrugated sheet of the required quality, for example, heat-resistant and heat-resistant.
  • a stove air heater (patent RU 8778 U l F24B5 / 06, publ. 16.12.1998), comprising a housing of air-conducting pipes, a rear wall with a pipe and a rotary damper for the exit of flue gases, the front wall with a window for loading fuel, which is closed by a door and a shutter for air intake, the bottom with a grate.
  • Air-conducting the pipes forming the casing are arcuate and connected in series to a monolithic block.
  • the lower ends of the pipes are open, and in the upper part, from the outside, along the vertices of the arcs, with the exception of the pipe closest to the front wall, grooves are made for the exit of heated air.
  • An object of the present invention is to provide a heat exchange device with tubular elements with an enlarged heat exchange surface, easy to manufacture and with the possibility of installing different types of heat units.
  • Tubular elements with a large number of slotted holes made along the entire length of the tubular element can serve as an analogue of a corrugated surface, but with a much larger heat exchange surface area.
  • the supply of the working medium to the tubular element and its removal from it are made through openings, the area of each of which is less than the cross-sectional area of the tubular element.
  • the area of each hole for supplying and discharging the heated or cooled medium can be smaller than the cross-sectional area of the tubular element, which greatly simplifies making these holes.
  • tubular elements are installed inside the thermal unit close to the walls of its casing, and in the places where the tubular elements adjoin the thermal unit casing, through holes for supplying and discharging the working medium are made in the walls of the casing and in the tubular elements, the area of each of which less than the cross-sectional area of the tubular element.
  • the joints of the holes are sealed with respect to the heat zone of the unit, and the tubular elements are plugged at the ends. Leak tightness of the joints of the holes can be ensured by means of a weld or fasteners.
  • the last The installation is installed inside the thermal unit close to the walls of its body, while the ends of the tubular elements are muffled, and at the places of contact of the tubular element with the body, at least two through holes are made for supplying and discharging the working medium, the joints of which They are sealed, while the area of each hole is less than the cross-sectional area of the tubular element.
  • the sections of tubular elements can be of various configurations, for example, round, square, rectangular, drop-shaped.
  • the tubular elements can be sealed from the ends by separate plugs, or by a common plate, or by the walls of the tubular element pressed and welded from the ends, and / or the walls of the casing of the thermal unit.
  • the openings for supplying and discharging a heated or cooled medium can be of various configurations, for example, round, rectangular, slit-shaped, depending on the type, purpose of the thermal unit and the technology of its manufacture.
  • FIG. 1 shows a tubular element with fastening to the housing of a heat unit
  • FIG. 2 is a diagram of a possible arrangement of tubular elements of various configurations of their cross-section in a heating furnace
  • FIG. 3 - shows a layout of tubular elements, for example, in a chimney or in a heat pipe, of various cross-sectional configurations
  • FIG. 4 shows a vertical section of a heating furnace (an example of the practical use of the proposed heat exchange device).
  • the heat exchanger device comprises tubular elements 1 installed in the heat zone of the unit with the sides close to the walls of the housing 3 (Fig. 1), while the ends of the tubular elements are plugged.
  • Tubcha These elements can be of various cross-sectional configurations (Fig. 2), for example, round, square, rectangular, drop-shaped, etc.
  • the tubular elements 1 can be plugged at the ends with separate plugs 2 (Fig. 1), made, for example, in the form of a plate, or a group of tubular elements can be plugged with a common plate 7 (Fig. 4) and / or elements 6 of the housing of the thermal unit (Fig. 4), in particular the inclined bottom of the furnace.
  • the tubular elements can be plugged from the ends by squeezing the walls of the tubular element with subsequent welding.
  • holes are made for supplying 4 and exhaust 5 of the heated or cooled medium (inlet and outlet openings) (Fig. 1, Fig. 4).
  • the openings for the inlet 4 and the outlet 5 of the heated / cooled (working) medium can be one or several with a common cross-section according to the hydraulic calculation of the motion of the medium.
  • Holes 4, 5 can be made of various configurations, for example, round, rectangular, slit-like, etc., depending on the type, purpose of the thermal unit and the technology of its manufacture.
  • the joints of the holes 4, 5 for tightness are welded with a common weld (Fig. 1).
  • the tightness of the holes with respect to the heat zone of the unit can also be ensured by means of fasteners.
  • the fastening of the tubular element 1 to the casing 3 of the thermal unit in the region of the openings for the inlet 4 and the outlet 5 by welding or another method of connection ensures the sealing of the openings from the ingress of a high-temperature medium from the thermal unit into the tubular element.
  • the area of each hole 4 or 5 may be smaller or larger than the cross-sectional area of the tubular element 1.
  • the tubular elements 1 of the heat exchanger are welded only at the joints of the holes 4, 5 and are spaced from each other at a minimum distance, which allows for thermal conductivity over the entire circumference of the cross section of the tubular element.
  • This design of the heat exchanger is easy to manufacture and has a significantly larger heat transfer surface compared to peers.
  • the hole in the casing 3 is larger than the area of the hole in the tubular element 1 by the size of the weld, allows welding outside the casing 3 (Fig. 1).
  • the tubular elements 1 can be mounted close to the wall of the housing 3 parallel to each other along the perimeter of the cross section of the thermal unit or in another order, depending on the design of the thermal unit.
  • Figure 2 shows the layout of the tubular elements 1 of various configurations along the cross section of the heating furnace.
  • FIG. 3 shows the layout of the tubular elements 1 of various sections, for example, in a chimney or in a flame tube of a thermal unit.
  • the openings for the inlet 4 and outlet 5 of the heated (cooled) medium can be combined by separate collectors 8 (Fig. 4) with flow control.
  • FIG. 4 shows an example of the use of the proposed design of a heat exchange device in a heating furnace.
  • a cross section of the furnace shows two rows of tubular elements 1 located along the side walls of the furnace.
  • the tubular elements 1 are muffled from below by an element 6 of the housing 3, namely, the inclined bottom of the furnace.
  • On top of the tubular elements 1 are sealed with common plates 7.
  • composition of the proposed heat exchange device can be used tubular products of various configurations of the cross section, it can be used in those thermal units, the installation of which is not possible to use the method of rolling pipes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

ТЕПЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО ТЕПЛОВЫХ АГРЕГАТОВ  HEAT EXCHANGE DEVICE OF HEAT UNITS

С ТРУБЧАТЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ  WITH TUBULAR ELEMENTS

Область техники Technical field

Изобретение относится к области теплотехники и может применяться в нагревателях, котлах, печах, работающих на различных видах топлива (твер- дое топливо, газ, мазут), где в качестве рабочей среды может быть газ или жидкость, с конвективным и принудительным движением. Кроме того, изо- бретение может быть использовано в дымоходах, газоходах и различных промышленных агрегатах, а также в технологических теплообменниках для охлаждения горячих растворов холодной водой или другим агентом, пода- ваемым в трубные элементы через коллекторы. The invention relates to the field of heat engineering and can be used in heaters, boilers, furnaces operating on various types of fuel (solid fuel, gas, fuel oil), where the working medium can be gas or liquid, with convective and forced movement. In addition, the invention can be used in chimneys, flues and various industrial units, as well as in technological heat exchangers for cooling hot solutions with cold water or another agent supplied to the pipe elements through collectors.

Трубчатые элементы являются основной частью теплообменных аппа- ратов различного рода нагревателей и печей, которые размещаются в корпу- сах или в трубных решетках этих аппаратов. При этом обеспечивается вход и выход нагреваемой или охлаждаемой среды через полное сечение трубчатого элемента. Для обеспечения надежности и герметичности соединения монтаж трубчатого элемента в тепловом агрегате является сложным, трудоемким процессом. Одной из операций этого процесса является вальцовка труб в трубной решетке, которую достаточно сложно выполнить в местах прохода труб через корпус теплового агрегата.  Tubular elements are the main part of heat exchangers of various kinds of heaters and furnaces, which are located in the housings or in the tube sheets of these devices. In this case, the input and output of the heated or cooled medium is provided through the full section of the tubular element. To ensure reliability and tightness of the connection, the installation of a tubular element in a thermal unit is a complex, time-consuming process. One of the operations of this process is the rolling of pipes in the tube sheet, which is quite difficult to perform in the places where the pipes pass through the body of the thermal unit.

Предшествующий уровень техники State of the art

Известна печь-калорифер (патент RU 44168 Ul F24B7/00, F24B7/02, опубл. 27.02.2004), теплообменное устройство которой содержит пять труб- чатых воздуховодов, размещенных на внутренней боковой поверхности кор- пуса и выведенных открытыми торцами сквозь плоские основания корпуса, снизу наружу, а в верхней части в пространство под съемной крышкой кор- пуса. Недостатком конструкции печи-калорифера является сложность изго- товления верхнего и нижнего оснований печи с выполнением отверстий для выхода труб с открытым сечением. Known heater furnace (patent RU 44168 Ul F24B7 / 00, F24B7 / 02, publ. 02.27.2004), the heat exchange device of which contains five tubular ducts located on the inner side surface of the housing and brought open ends through the flat base of the housing , from the bottom to the outside, and in the upper part to the space under the removable housing cover. A drawback of the design of the furnace-heater is the difficulty of manufacturing the upper and lower bases of the furnace with openings for the exit of pipes with an open section.

Известна печь-калорифер (патент RU 2035009 C I F24B7/02, опубл. 27.07.2006), выполненная в форме восьмигранной призмы, содержащая две стенки с трубчатыми элементами. Трубчатые элементы размещены в ряд на двух трехгранных зеркально расположенных стенках, соответствующих гра- ням боковой поверхности призмы, а в двух стенках, соответствующих ос- тавшимся граням, выполнены пазы для размещения трубчатых элементов. Трубчатые элементы выполнены из проката стандартного или специального профиля в виде отрезков труб, состыкованных между собой, и незамкнутой стороной закрепленных на стенках. Трубчатые элементы могут быть выпол- нены в виде гофрированного листа, который закреплен на стенке или в виде оребренного листа, который со стороны незамкнутых ребер закреплен на стенках. Known furnace heater (patent RU 2035009 C I F24B7 / 02, publ. 07/27/2006), made in the form of an octagonal prism, containing two walls with tubular elements. The tubular elements are arranged in a row on two trihedral mirrored walls corresponding to the edges of the side surface of the prism, and in two walls corresponding to the remaining faces, grooves are made to accommodate the tubular elements. The tubular elements are made of rolled standard or special profile in the form of pipe segments joined together, and the open side fixed to the walls. The tubular elements can be made in the form of a corrugated sheet that is fixed to the wall or in the form of a ribbed sheet, which from the side of open ribs is fixed to the walls.

Недостатком указанной печи-калорифера является сложность выпол- нения пазов (отверстий) в верхних и нижних стенках. Кроме того, использо- вание гофрированных элементов для корпуса печи уступает трубным эле- ментам из-за меньшей поверхности теплообмена, сложности изготовления гофрированного листа необходимого качества, например, жаростойкого и жаропрочного.  The disadvantage of this heater stove is the difficulty of making grooves (holes) in the upper and lower walls. In addition, the use of corrugated elements for the furnace body is inferior to pipe elements due to the smaller heat transfer surface, the difficulty of manufacturing a corrugated sheet of the required quality, for example, heat-resistant and heat-resistant.

Все перечисленные выше недостатки присутствуют также во всех из- вестных печах фирмы «Bullerian» (производство Канада). All of the above disadvantages are also present in all known Bullerian furnaces (manufactured in Canada).

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве про- тотипа, является воздухонагреватель печной (патент RU 8778 U l F24B5/06, опубл. 16.12.1998), содержащий корпус из воздухопроводящих труб, заднюю стенку с трубой и поворотной заслонкой для выхода дымовых газов, перед- нюю стенку с окном для загрузки топлива, закрываемым дверцей и заслонкой для подсоса воздуха, дно с колосниковой решеткой. Воздухопроводящие трубы, образующие корпус, выполнены дугообразными и соединены после- довательно в монолитный блок. При этом нижние концы труб открыты, а в верхней части, с внешней стороны по вершинам дуг, за исключением трубы ближней к передней стенке, выполнены пазы для выхода нагретого воздуха. The closest technical solution, selected as a prototype, is a stove air heater (patent RU 8778 U l F24B5 / 06, publ. 16.12.1998), comprising a housing of air-conducting pipes, a rear wall with a pipe and a rotary damper for the exit of flue gases, the front wall with a window for loading fuel, which is closed by a door and a shutter for air intake, the bottom with a grate. Air-conducting the pipes forming the casing are arcuate and connected in series to a monolithic block. At the same time, the lower ends of the pipes are open, and in the upper part, from the outside, along the vertices of the arcs, with the exception of the pipe closest to the front wall, grooves are made for the exit of heated air.

Указанный воздухонагреватель имеет следующие недостатки:  The specified air heater has the following disadvantages:

- недостаточную эффективность, поскольку трубы установлены вплот- ную друг к другу, образуя корпус печи, при этом наружные части труб, об- разующих корпус, находятся вне зоны нафева, в результате чего снижается поверхность теплообмена тыльной части труб;  - insufficient efficiency, since the pipes are installed close to each other, forming the furnace body, while the outer parts of the pipes forming the body are outside the nafev zone, as a result of which the heat exchange surface of the back of the pipes is reduced;

- высокую материалоемкость, так как воздухопроводящие трубы, обра- зующие корпус, соединены последовательно в монолитный блок, то есть воз- духонагреватель содержит большое количество труб, установленных вплот- ную;  - high material consumption, since the air-conducting pipes forming the casing are connected in series in a monolithic block, that is, the air heater contains a large number of pipes installed closely;

- трудоемкость изготовления, поскольку наружная сторона трубного блока проварена стальными полосами между каждой парой труб, что создает много сварных швов;  - the complexity of manufacturing, since the outer side of the tube block is welded with steel strips between each pair of pipes, which creates many welds;

- сложность изготовления нижнего основания воздухонагревателя в месте его соединения с трубным блоком при обеспечении полного сечения нижних концов труб.  - the complexity of manufacturing the lower base of the heater in the place of its connection with the pipe block while ensuring a complete cross section of the lower ends of the pipes.

Раскрытие изобретения Disclosure of invention

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание те- плообменного устройства с трубчатыми элементами с увеличенной поверх- ность теплообмена, простого в изготовлении и с возможностью установки в разного вида тепловые агрегаты.  An object of the present invention is to provide a heat exchange device with tubular elements with an enlarged heat exchange surface, easy to manufacture and with the possibility of installing different types of heat units.

Поставленная задача решается тем, что разработана конструкция теп- лообменного устройства тепловых агрегатов с трубчатыми элементами эф- фективнее известных теплообменных устройств, проще в изготовлении и благодаря особенностям конструкции иметь широкую область применения. За основу принимаются два принципа работы устройства: 1. Подвод и отвод рабочей среды в трубчатый элемент осуществля- ют через общие отверстия, выполненные в стенках корпуса и в стенках труб- чатого элемента, при этом входящих и выходящих отверстий может быть по одному или по несколько, причем отверстия могут быть различной конфигу- рации сечения. Это позволяет распределять подогретый воздух на опреде- ленную площадь. The problem is solved by the fact that the design of the heat exchange device of heat units with tubular elements is more effective than the known heat exchange devices, it is easier to manufacture and, thanks to the design features, have a wide scope. Two principles of the device are taken as a basis: 1. Inlet and outlet of the working medium into the tubular element is carried out through common openings made in the walls of the housing and in the walls of the tubular element, while the inlet and outlet openings can be one or several, and the openings can be of different configurations. walkie-talkies section. This allows you to distribute the heated air over a certain area.

Трубчатые элементы с большим количеством щелевых отверстий, вы- полненных по всей длине трубчатого элемента, могут служить аналогом гоф- рированной поверхности, но с гораздо большей площадью поверхности теп- лообмена. Подача рабочей среды в трубчатый элемент и отвод ее из него производятся через отверстия, площадь каждого из которых меньше площади сечения трубчатого элемента.  Tubular elements with a large number of slotted holes made along the entire length of the tubular element can serve as an analogue of a corrugated surface, but with a much larger heat exchange surface area. The supply of the working medium to the tubular element and its removal from it are made through openings, the area of each of which is less than the cross-sectional area of the tubular element.

Исходя из практики и произведенных расчетов: даже при конвективном движении нагреваемой среды в отопительном агрегате площадь каждого от- верстия для подвода и отвода нагреваемой или охлаждаемой среды (входя- щие и выходящие отверстия) может быть меньше, чем площадь сечения трубчатого элемента, что значительно упрощает изготовление этих отвер- стий. Для этого трубчатые элементы установлены внутри теплового агрегата вплотную к стенкам его корпуса, а в местах примыкания трубчатых элемен- тов к корпусу теплового агрегата, в стенках корпуса и в трубчатых элементах выполнены сквозные отверстия для подвода и отвода рабочей среды, пло- щадь каждого из которых меньше площади сечения трубчатого элемента. При этом места стыков отверстий выполнены герметичными по отношению к тепловой зоне агрегата, а трубчатые элементы заглушены по торцам. Герме- тичность мест стыка отверстий может быть обеспечена с помощью сварного шва или крепежных элементов.  Based on the practice and the calculations made: even with convective movement of the heated medium in the heating unit, the area of each hole for supplying and discharging the heated or cooled medium (inlet and outlet openings) can be smaller than the cross-sectional area of the tubular element, which greatly simplifies making these holes. For this, tubular elements are installed inside the thermal unit close to the walls of its casing, and in the places where the tubular elements adjoin the thermal unit casing, through holes for supplying and discharging the working medium are made in the walls of the casing and in the tubular elements, the area of each of which less than the cross-sectional area of the tubular element. At the same time, the joints of the holes are sealed with respect to the heat zone of the unit, and the tubular elements are plugged at the ends. Leak tightness of the joints of the holes can be ensured by means of a weld or fasteners.

Технический результат - простота изготовления и расширение функ- циональных возможностей с обеспечением эффективности теплообмена. EFFECT: simplicity of manufacture and expansion of functional capabilities with ensuring heat exchange efficiency.

Для достижения указанного технического результата в теплообменном устройстве тепловых агрегатов, содержащем трубчатые элементы, послед- ние установлены внутри теплового агрегата вплотную к стенкам его корпу- са, при этом концы трубчатых элементов заглушены, а в местах соприкосно- вения трубчатого элемента с корпусом выполнены, по меньшей мере, два сквозных отверстия для подвода и отвода рабочей среды, места стыков кото- рых выполнены герметичными, при этом площадь каждого отверстия меньше площади сечения трубчатого элемента. To achieve the specified technical result in a heat exchanger of thermal units containing tubular elements, the last The installation is installed inside the thermal unit close to the walls of its body, while the ends of the tubular elements are muffled, and at the places of contact of the tubular element with the body, at least two through holes are made for supplying and discharging the working medium, the joints of which They are sealed, while the area of each hole is less than the cross-sectional area of the tubular element.

При этом сечения трубчатых элементов могут быть различной конфигу- рации, например, круглые, квадратные, прямоугольные, каплевидные.  In this case, the sections of tubular elements can be of various configurations, for example, round, square, rectangular, drop-shaped.

Трубчатые элементы могут быть заглушены с торцов отдельными за- глушками, или общей пластиной, или сдавленными и заваренными с торцов стенками трубчатого элемента, и/или стенками корпуса теплового агрегата.  The tubular elements can be sealed from the ends by separate plugs, or by a common plate, or by the walls of the tubular element pressed and welded from the ends, and / or the walls of the casing of the thermal unit.

Отверстия для подвода и отвода нагреваемой или охлаждаемой среды могут быть различной конфигурации, например, круглой, прямоугольной, щелевидной, в зависимости от типа, назначения теплового агрегата и техно- логии его изготовления.  The openings for supplying and discharging a heated or cooled medium can be of various configurations, for example, round, rectangular, slit-shaped, depending on the type, purpose of the thermal unit and the technology of its manufacture.

Краткое описание чертежей Brief Description of the Drawings

На фиг. 1 изображен трубчатый элемент с креплением к корпусу теп- лового агрегата; на фиг. 2 представлена схема возможного расположения в отопительной печи трубчатых элементов различной конфигурации их сече- ния; на фиг. 3 - изображена схема расположения трубчатых элементов, на- пример, в дымоходе или в тепловой трубе, различной конфигурации сече- ния; на фиг. 4 показан вертикальный разрез отопительной печи (пример практического использования предлагаемого теплообменного устройства). In FIG. 1 shows a tubular element with fastening to the housing of a heat unit; in FIG. 2 is a diagram of a possible arrangement of tubular elements of various configurations of their cross-section in a heating furnace; in FIG. 3 - shows a layout of tubular elements, for example, in a chimney or in a heat pipe, of various cross-sectional configurations; in FIG. 4 shows a vertical section of a heating furnace (an example of the practical use of the proposed heat exchange device).

Лучший вариант осуществления изобретения The best embodiment of the invention

Теплообменное устройство содержит трубчатые элементы 1 , установ- ленные в тепловой зоне агрегата боковыми сторонами вплотную к стенкам корпуса 3 (фиг. 1 ), при этом концы трубчатых элементов заглушены. Трубча- тые элементы могут быть различной конфигурации сечения (фиг. 2), напри- мер, круглого, квадратного, прямоугольного, каплевидного и т.д. The heat exchanger device comprises tubular elements 1 installed in the heat zone of the unit with the sides close to the walls of the housing 3 (Fig. 1), while the ends of the tubular elements are plugged. Tubcha These elements can be of various cross-sectional configurations (Fig. 2), for example, round, square, rectangular, drop-shaped, etc.

В зависимости от конструкции теплового агрегата трубчатые элементы 1 могут быть заглушены с торцов отдельными заглушками 2 (фиг. 1 ), выпол- ненными, например, в виде пластины, или группа трубчатых элементов мо- жет быть заглушена общей пластиной 7 (фиг. 4) и/или элементами 6 корпуса теплового агрегата (фиг. 4), в частности наклонным днищем печи. Кроме то- го, трубчатые элементы могут быть заглушены с торцов путем сдавливания стенок трубчатого элемента с последующей сваркой.  Depending on the design of the thermal unit, the tubular elements 1 can be plugged at the ends with separate plugs 2 (Fig. 1), made, for example, in the form of a plate, or a group of tubular elements can be plugged with a common plate 7 (Fig. 4) and / or elements 6 of the housing of the thermal unit (Fig. 4), in particular the inclined bottom of the furnace. In addition, the tubular elements can be plugged from the ends by squeezing the walls of the tubular element with subsequent welding.

В корпусе 3 и в трубчатых элементах 1 , в местах их соприкосновения к корпусу 3 теплового агрегата, выполнены отверстия для подвода 4 и отвода 5 нагреваемой или охлаждаемой среды (входящие и выходящие отверстия) (фиг. 1 , фиг. 4). Отверстий для подвода 4 и отвода 5 нагревае- мой/охлаждаемой (рабочей) среды может быть по одному или по несколько с общим сечением согласно гидравлическому расчету движения среды. Отвер- стия 4, 5 могут быть выполнены различной конфигурации, например, круг- лой, прямоугольной, щелевидной и т.д., в зависимости от типа, назначения теплового агрегата и технологии его изготовления. Места стыка отверстий 4, 5 для герметичности обварены общим сварным швом (фиг. 1 ). Герметичность отверстий по отношению к тепловой зоне агрегата может быть обеспечена также с помощью крепежных элементов. Крепление трубчатого элемента 1 к корпусу 3 теплового агрегата в районе отверстий для подвода 4 и отвода 5 при помощи сварки или другого способа соединения обеспечивает гермети- зацию отверстий от попадания высокотемпературной среды из теплового аг- регата в трубчатый элемент. Площадь каждого отверстия 4 или 5 может быть меньше или больше площади сечения трубчатого элемента 1.  In the housing 3 and in the tubular elements 1, in places of their contact with the housing 3 of the heat unit, holes are made for supplying 4 and exhaust 5 of the heated or cooled medium (inlet and outlet openings) (Fig. 1, Fig. 4). The openings for the inlet 4 and the outlet 5 of the heated / cooled (working) medium can be one or several with a common cross-section according to the hydraulic calculation of the motion of the medium. Holes 4, 5 can be made of various configurations, for example, round, rectangular, slit-like, etc., depending on the type, purpose of the thermal unit and the technology of its manufacture. The joints of the holes 4, 5 for tightness are welded with a common weld (Fig. 1). The tightness of the holes with respect to the heat zone of the unit can also be ensured by means of fasteners. The fastening of the tubular element 1 to the casing 3 of the thermal unit in the region of the openings for the inlet 4 and the outlet 5 by welding or another method of connection ensures the sealing of the openings from the ingress of a high-temperature medium from the thermal unit into the tubular element. The area of each hole 4 or 5 may be smaller or larger than the cross-sectional area of the tubular element 1.

Трубчатые элементы 1 теплообменного устройства приваривают толь- ко в местах стыков отверстий 4, 5 и располагают друг от друга на минималь- ном расстоянии, позволяющем обеспечивать теплопроводность по всей ок- ружности сечения трубчатого элемента. Данная конструкция теплообменного устройства проста в изготовлении и значительно большей поверхностью теплообмена по сравнению с аналога- ми. The tubular elements 1 of the heat exchanger are welded only at the joints of the holes 4, 5 and are spaced from each other at a minimum distance, which allows for thermal conductivity over the entire circumference of the cross section of the tubular element. This design of the heat exchanger is easy to manufacture and has a significantly larger heat transfer surface compared to peers.

Выполнение отверстия в корпусе 3 большей площадью, чем площадь отверстия в трубчатом элементе 1 на размер сварного шва, позволяет произ- водить сварку снаружи корпуса 3 (фиг. 1 ).  The hole in the casing 3 is larger than the area of the hole in the tubular element 1 by the size of the weld, allows welding outside the casing 3 (Fig. 1).

Трубчатые элементы 1 могут быть смонтированы вплотную к стенке корпуса 3 параллельным рядом по периметру сечения теплового агрегата или в другом порядке, в зависимости от конструкции теплового агрегата. На фиг.2, например, показана схема расположения трубчатых элементов 1 раз- личной конфигурации по сечению отопительной печи. На фиг. 3 показана схема расположения трубчатых элементов 1 различного сечения, например, в дымоходе или в жаровой трубе теплового агрегата.  The tubular elements 1 can be mounted close to the wall of the housing 3 parallel to each other along the perimeter of the cross section of the thermal unit or in another order, depending on the design of the thermal unit. Figure 2, for example, shows the layout of the tubular elements 1 of various configurations along the cross section of the heating furnace. In FIG. 3 shows the layout of the tubular elements 1 of various sections, for example, in a chimney or in a flame tube of a thermal unit.

Отверстия для подвода 4 и отвода 5 нагреваемой (охлаждаемой) среды могут быть объединены отдельными коллекторами 8 (фиг. 4) с регулировкой потока.  The openings for the inlet 4 and outlet 5 of the heated (cooled) medium can be combined by separate collectors 8 (Fig. 4) with flow control.

На фиг. 4 показан пример использования предлагаемой конструкции теплообменного устройства в отопительной печи. В поперечном сечении пе- чи показаны два ряда трубчатых элементов 1 , расположенных по боковым стенкам печи. Трубчатые элементы 1 заглушены снизу элементом 6 корпуса 3, а именно наклонным днищем печи. Сверху трубчатые элементы 1 заглу- шены общими пластинами 7.  In FIG. 4 shows an example of the use of the proposed design of a heat exchange device in a heating furnace. A cross section of the furnace shows two rows of tubular elements 1 located along the side walls of the furnace. The tubular elements 1 are muffled from below by an element 6 of the housing 3, namely, the inclined bottom of the furnace. On top of the tubular elements 1 are sealed with common plates 7.

Нагреваемый воздух поступает по коллекторам 8 (фиг. 4) через нижние отверстия днища печи в трубчатые элементы 1 , по которым конвективным потоком поднимается вверх и выходит через отверстия 5 в верхней части корпуса печи (направление движения воздуха на фиг. 1 и фиг. 4 показано стрелками).  Heated air enters through the collectors 8 (Fig. 4) through the lower openings of the furnace bottom into tubular elements 1, through which the convective flow rises and exits through openings 5 in the upper part of the furnace body (the air flow direction in Fig. 1 and Fig. 4 is shown arrows).

Поскольку в составе предлагаемого теплообменного устройства могут быть использованы трубные изделия различной конфигурации сечения, оно может быть применено в тех тепловых агрегатах, при монтаже которых нет возможности применения способа вальцовки труб. Since the composition of the proposed heat exchange device can be used tubular products of various configurations of the cross section, it can be used in those thermal units, the installation of which is not possible to use the method of rolling pipes.

В связи с тем, что концы трубчатых элементов предлагаемого теплооб- менного устройства заглушены, то нет необходимости при состыковке их с корпусом выполнять отверстия полного сечения трубы, что обеспечивает снижение трудоемкости изготовления при монтаже теплового агрегата.  Due to the fact that the ends of the tubular elements of the proposed heat-exchange device are muffled, there is no need to make holes of the full cross-section of the pipe when docking them with the housing, which reduces the complexity of manufacturing during installation of the heat unit.

В случае использование для подвода и отвода рабочей среды общих от- верстий, выполненных в трубчатых элементах и в корпусе теплового агрегата меньшей площадью, чем площадь сечения трубчатого элемента, подогретый воздух распределяется на максимальную площадь и повышается скорость движения рабочей среды, что обеспечивает повышение эффективности. Кро- ме того, выполнение отверстий в различной конфигурации сечения также обеспечивает эффективность теплообмена.  In the case of using common openings for supplying and discharging the working medium made in tubular elements and in the housing of the thermal unit with a smaller area than the cross-sectional area of the tubular element, the heated air is distributed over the maximum area and the speed of the working medium increases, which ensures increased efficiency. In addition, making holes in various cross-sectional configurations also provides heat exchange efficiency.

Установка трубчатых элементов внутри теплового агрегата вплотную к стенкам его корпуса и крепление трубчатых элементов только в местах стыка отверстий обеспечивает простоту изготовления с уменьшением трудоемко- сти, снижением себестоимости, а также обеспечивает возможность ее уста- новки в тепловые агрегаты различного назначения, т.е. расширяет функцио- нальные возможности.  Installing tubular elements inside a thermal unit close to the walls of its housing and fixing tubular elements only at the junction of the holes provides ease of manufacture with reduced labor costs, cost reduction, and also provides the possibility of its installation in thermal units for various purposes, i.e. expands functionality.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM 1. Теплообменное устройство тепловых агрегатов, содержащее труб- чатые элементы, отличающееся тем, что трубчатые элементы установлены внутри теплового агрегата вплотную к стенкам его корпуса, при этом концы трубчатых элементов заглушены, а в местах соприкосновения трубчатого элемента с корпусом выполнены, по меньшей мере, два сквозных отверстия для подвода и отвода рабочей среды, места стыков которых выполнены гер- метичными, при этом площадь каждого отверстия меньше площади сечения трубчатого элемента.  1. A heat exchanger device of thermal units containing tubular elements, characterized in that the tubular elements are installed inside the thermal unit close to the walls of its body, while the ends of the tubular elements are muffled, and at least in contact with the tubular element two through holes for supplying and discharging the working medium, the joints of which are sealed, while the area of each hole is less than the cross-sectional area of the tubular element. 2. Теплообменное устройство по п. 1 , отличающееся тем, что трубча- тые элементы в сечении могут быть различной конфигурации , например, круглого, квадратного, прямоугольного, каплевидного.  2. The heat exchange device according to claim 1, characterized in that the tubular elements in cross section can be of various configurations, for example, round, square, rectangular, drop-shaped. 3. Теплообменное устройство по п. 1 , отличающееся тем, что трубча- тые элементы заглушены с торцов или отдельными заглушками, или общей пластиной, или сдавленными и заваренными с торцов стенками трубчатого элемента, и/или стенками корпуса теплового агрегата.  3. The heat exchange device according to claim 1, characterized in that the tubular elements are plugged from the ends or to individual plugs, or to a common plate, or to the walls of the tubular element pressed and welded from the ends, and / or the walls of the housing of the thermal unit. 4. Теплообменное устройство по п. 1 , отличающееся тем, что отвер- стия для подвода и отвода нагреваемой или охлаждаемой среды могут быть различной конфигурации, например, круглой, прямоугольной, щелевидной, в зависимости от типа, назначения теплового агрегата и технологии его изго- товления.  4. The heat exchange device according to claim 1, characterized in that the openings for supplying and discharging the heated or cooled medium can be of various configurations, for example, round, rectangular, slit-shaped, depending on the type, purpose of the thermal unit and its manufacturing technology tovleniya. 5. Теплообменное устройство по п. 1 , отличающееся тем, что герме- тичность мест стыка отверстий обеспечена с помощью сварного шва.  5. The heat exchange device according to claim 1, characterized in that the tightness of the joints of the holes is ensured by means of a weld. 6. Теплообменное устройство по п. 1 , отличающееся тем, что герме- тичность мест стыка отверстий обеспечена с помощью крепежных элемен- тов.  6. The heat exchange device according to claim 1, characterized in that the tightness of the junction of the holes is ensured by means of fasteners.
PCT/RU2013/000427 2012-06-06 2013-05-27 Heat exchange device with tubular elements for use in heating systems Ceased WO2013184032A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012123569/06A RU2495328C1 (en) 2012-06-06 2012-06-06 Heat exchange device of thermal units with tubular elements
RU2012123569 2012-06-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013184032A1 true WO2013184032A1 (en) 2013-12-12

Family

ID=49303061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2013/000427 Ceased WO2013184032A1 (en) 2012-06-06 2013-05-27 Heat exchange device with tubular elements for use in heating systems

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2495328C1 (en)
WO (1) WO2013184032A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115262918A (en) * 2022-06-23 2022-11-01 中国五冶集团有限公司 A kind of building structure with heated kang

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106401147A (en) * 2016-09-07 2017-02-15 吉林建筑大学 Flue type composite wall of northern rural residence

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4230090A (en) * 1978-05-01 1980-10-28 Eric Darnell Heating stove
RU8778U1 (en) * 1997-09-05 1998-12-16 Казанское производственное объединение средств вычислительной техники "Терминал" HEATER AIR HEATER
UA95432C2 (en) * 2010-12-17 2011-07-25 Василий Сергеевич Куценко Kutsenkos aqua-furnace

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1707096A (en) * 1928-06-21 1929-03-26 Cuyler W Rich Hot-air heater
RU10444U1 (en) * 1998-12-15 1999-07-16 Зингер Михаил Иосифович UNIVERSAL FURNACE ON SOLID FUEL
RU2429420C2 (en) * 2009-07-08 2011-09-20 Юрий Степанович Левчук Heating device (versions)

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4230090A (en) * 1978-05-01 1980-10-28 Eric Darnell Heating stove
RU8778U1 (en) * 1997-09-05 1998-12-16 Казанское производственное объединение средств вычислительной техники "Терминал" HEATER AIR HEATER
UA95432C2 (en) * 2010-12-17 2011-07-25 Василий Сергеевич Куценко Kutsenkos aqua-furnace

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115262918A (en) * 2022-06-23 2022-11-01 中国五冶集团有限公司 A kind of building structure with heated kang

Also Published As

Publication number Publication date
RU2495328C1 (en) 2013-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102422116B (en) Heat exchanger
US9587852B2 (en) Exchanger for heating boilers
JPH0313482B2 (en)
JPH09203501A (en) Small once-through boiler
KR102506012B1 (en) Structure for preventing combustion heat loss of heat exchanger
RU2495328C1 (en) Heat exchange device of thermal units with tubular elements
CN104566957B (en) A kind of system and device that high temperature cleaning hot blast is provided
RU2346211C1 (en) Hot water boiler and method of its manufacture
RU2213307C2 (en) Water boiler
RU121348U1 (en) HEAT EXCHANGE DEVICE OF HEAT UNITS WITH TUBULAR ELEMENTS
US4367697A (en) Multi-zone boiler for firing with solid and liquid fuel
RU2381421C2 (en) Cascade gas hot-water heating boiler
RU171327U1 (en) Hydronic boiler with advanced heat exchanger
RU2625367C1 (en) Hot-water boiler
RU2287117C1 (en) Steel sectional hot-water boiler
RU2520274C1 (en) Recuperative air heater of revolving type
RU2315918C2 (en) Steel sectional water-heating boiler disassembled from the front
KR200287014Y1 (en) Apparatus for drying ship
RU2680283C1 (en) Air heating device
RU2803365C2 (en) Boiler
RU2086854C1 (en) Boiler plant air preheater
RU2805943C2 (en) Boiler
RU2778804C1 (en) Heat transfer increaser device and boiler containing this device
RU202329U1 (en) Hot water boiler
RU2346212C2 (en) Air heater

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13799814

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13799814

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1