RU2121116C1

RU2121116C1 - Contact heat exchanger

Info

Publication number: RU2121116C1
Application number: RU95105326A
Authority: RU
Inventors: Борис Николаевич Гроздов
Original assignee: Борис Николаевич Гроздов
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1998-10-27
Also published as: RU95105326A

Abstract

FIELD: recovery of sensible heat and latent heat of condensation of water vapors contained in combustion products. SUBSTANCE: contact of condensate with combustion products is ensured by large number of perforated tubes arranged in heat exchanger in definite manner. Water jets escape from perforated tubes in vertical and horizontal directions. EFFECT: enhanced efficiency of boiler plant at reduced aerodynamic drag of flow of combustion products. 11 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности, к конструкции теплообменника, что позволяет утилизировать физическое тепло продуктов сгорания и скрытую теплоту конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. The invention relates to the field of power engineering, in particular, to the design of a heat exchanger, which makes it possible to utilize the physical heat of the combustion products and the latent heat of condensation of water vapor contained in the combustion products.

Наиболее близким техническим решением является контактный экономайзер (М.Б.Равич. "Газ и эффективность его использования в народном хозяйстве". М. , Недра, 1987 г., стр. 159-161, рис. 40). The closest technical solution is a contact economizer (MB Ravich. "Gas and the effectiveness of its use in the national economy". M., Nedra, 1987, pp. 159-161, Fig. 40).

Контактный экономайзер состоит из корпуса с входным и выходным патрубками, в которые входят и выходят продукты сгорания. Внизу экономайзер имеет сборный бак конденсата, а вверху установлена перфорированная труба. Внутри корпуса контактного экономайзера, под перфорированной трубой размещается насадок, а над трубой - влагоотделитель из керамических колец Рашига. The contact economizer consists of a housing with inlet and outlet nozzles into which the combustion products enter and exit. The economizer has a condensate tank at the bottom, and a perforated pipe is installed at the top. Inside the housing of the contact economizer, under the perforated pipe, nozzles are placed, and above the pipe there is a water separator made of Rashig ceramic rings.

Недостатками контактного экономайзера являются значительное аэродинамическое сопротивление движущегося потока продуктов сгорания и применение колец Рашига. The disadvantages of a contact economizer are the significant aerodynamic drag of a moving stream of combustion products and the use of Rashig rings.

Целью предлагаемого решения является повышение КПД котельной установки с понижением аэродинамического сопротивления потока продуктов сгорания. На фиг. A и фиг. B изображены варианты описываемого теплообменника. The aim of the proposed solution is to increase the efficiency of the boiler installation with lowering the aerodynamic resistance of the flow of combustion products. In FIG. A and FIG. B depicts embodiments of the described heat exchanger.

Поставленная цель достигается тем, что контактный теплообменник по первому варианту (фиг. A) состоит из прямоугольного корпуса 1 с вертикальной перегородкой 2, у которой внизу раздвоенный конец, входящим 3 и выходящим 4 патрубками прямоугольной формы, через которые входят и выходят продукты сгорания. This goal is achieved in that the contact heat exchanger according to the first embodiment (Fig. A) consists of a rectangular housing 1 with a vertical partition 2, which has a forked bottom at the bottom, with 3 inlets and 4 outlets of rectangular shape through which the combustion products enter and exit.

На сборном баке конденсата 5, изготовленном из бетона, установлен стальной корпус 1, причем места соприкосновения корпуса теплообменника 1 и бака конденсата 5 тщательно уплотнены, а внутри корпуса контактного теплообменника установлена система перфорированных труб 6, при этом сборный бак конденсата соединен с циркуляционным насосом 7. По второму варианту изобретения (фиг. B) корпус и бак сбора конденсата выполнены из одного материала. A steel casing 1 is installed on the condensate collecting tank 5 made of concrete, and the contact points of the heat exchanger housing 1 and the condensation tank 5 are carefully sealed, and a system of perforated pipes 6 is installed inside the contact heat exchanger housing, while the condensation collecting tank is connected to the circulation pump 7. According to a second embodiment of the invention (FIG. B), the body and the condensate collecting tank are made of one material.

Работа контактного теплообменника. Contact heat exchanger operation.

Продукты сгорания, выходящие из котельной установки, поступают во входной патрубок 3 корпуса 1 контактного теплообменника и, огибая перегородку 2, выходят в выходной патрубок 4, при этом они контактируют с охлажденным конденсатом, который разбрызгивается из перфорированных труб 6, стекает по обе стороны раздвоенного конца перегородки 2 и с самой поверхностью конденсата, находящегося в сборном баке 5; отдав физическое тепло и сконденсировав водяные пары, продукты сгорания дымососом выбрасываются в дымовую трубу. Циркуляционный насос 7 обеспечивает нагнетание нагретого конденсата через промежуточный поверхностный теплообменник, охлажденный конденсат после промежуточного теплообменника возвращается в перфорированные трубы 6 контактного теплообменника, при этом уровень конденсата в сборном баке 5 поддерживается автоматически. В поверхностном теплообменнике используется тепло конденсата паров и физическое тепло продуктов сгорания для нагрева воды с использованием ее в технологических процессах. Контактный теплообменник может быть использован в качестве экономайзера. The combustion products leaving the boiler installation enter the inlet pipe 3 of the contact heat exchanger body 1 and, bending around the partition 2, exit to the outlet pipe 4, while they come in contact with the cooled condensate, which is sprayed from the perforated pipes 6, flows down on both sides of the forked end partitions 2 and with the surface of the condensate located in the collection tank 5; giving up physical heat and condensing water vapor, the products of combustion with a smoke exhaust are emitted into the chimney. The circulation pump 7 provides for the injection of heated condensate through an intermediate surface heat exchanger, the cooled condensate after the intermediate heat exchanger returns to the perforated tubes 6 of the contact heat exchanger, while the condensate level in the collection tank 5 is automatically maintained. The surface heat exchanger uses the heat of vapor condensate and the physical heat of the combustion products to heat water using it in technological processes. Contact heat exchanger can be used as an economizer.

По замыслу автора-заявителя, с целью уменьшения аэродинамического сопротивления потока продуктов сгорания при прохождении через предлагаемый контактный теплообменник, он не имеет колец Рашига, а эффективность соприкосновения конденсата с продуктами сгорания обеспечивается большим количеством перфорированных труб, определенным образом расположенных в объеме теплообменника, при этом струйки воды выходят из перфорированных труб в вертикальном и горизонтальном направлениях (вертикальное и горизонтальное принято условно и возможно отклонение струй как от вертикали, так и от горизонтали). А при попадании струек воды на стенки и перегородку контактного теплообменника возникает брызговой эффект, т.е. струйки воды при попадании на стенку корпуса и перегородку теплообменника разбрызгиваются каплями по всему объему теплообменника, причем смоченные стенки корпуса и перегородка теплообменника также контактируют с продуктами сгорания, при этом раздвоенные концы перегородки увеличивают площадь контакта конденсата с продуктами сгорания, причем и поверхность конденсата является теплообменной и контактирует с продуктами сгорания; таким образом, учитывая все эти факторы, струйное вертикальное и горизонтальное разбрызгивание конденсата из перфорированных труб, отраженное разбрызгивание струек от корпуса и перегородки, две стекающие пленки конденсата с раздвоенной внутренней перегородки, смоченные внутренние поверхности теплообменника и площадь конденсата с возбужденной поверхностью, получаем в итоге более эффективное соприкосновение конденсата с проходящим потоком продуктов сгорания, без насыщения внутреннего пространства теплообменника кольцами Рашига и, как следствие, меньшее аэродинамическое сопротивление потока продуктов сгорания. According to the author-applicant, in order to reduce the aerodynamic resistance of the flow of combustion products when passing through the proposed contact heat exchanger, it does not have Raschig rings, and the efficiency of contact of the condensate with the combustion products is ensured by a large number of perforated pipes located in a certain way in the volume of the heat exchanger, while trickles water leaves the perforated pipes in the vertical and horizontal directions (vertical and horizontal are conventionally and possibly deviation jets both on the vertical and the horizontal). And when water jets get on the walls and wall of the contact heat exchanger, a spray effect occurs, i.e. trickles of water falling onto the body wall and the heat exchanger partition are sprayed with droplets throughout the heat exchanger volume, the wetted body walls and the heat exchanger partition also contacting with the combustion products, while the bifurcated ends of the partition increase the contact area of the condensate with the combustion products, and the condensate surface is also heat exchange and in contact with combustion products; thus, taking into account all these factors, jet vertical and horizontal spraying of condensate from perforated pipes, reflected spraying of streams from the body and the partition, two flowing condensate films from the bifurcated inner partition, wetted inner surfaces of the heat exchanger and the condensate area with the excited surface, we obtain more effective contact of the condensate with the passing stream of combustion products, without saturating the internal space of the heat exchanger with Raschig rings and, as a result, lower aerodynamic drag of the flow of combustion products.

Контактный теплообменник может иметь дополнительно дырчатые или жалюзийные щиты, расположенные горизонтально по обе стороны от вертикальной перегородки. The contact heat exchanger may additionally have hole or louvre panels located horizontally on both sides of the vertical partition.

Контактный теплообменник может иметь на перфорированных трубах калиброванные насадки для лучшего разбрызгивания конденсата, с целью получения большего количества капель меньшего размера. The contact heat exchanger can have calibrated nozzles on the perforated pipes for better spraying of condensate, in order to obtain more droplets of smaller size.

Контактный теплообменник может иметь внутри корпуса на вертикальных стенках и перегородке - оребрение. The contact heat exchanger may have fins inside the housing on the vertical walls and the partition.

Контактный теплообменник может быть изготовлен из антикоррозионных материалов. Contact heat exchanger can be made of anti-corrosion materials.

Контактный теплообменник может быть покрыт слоем антикоррозионной защиты. The contact heat exchanger may be coated with a layer of corrosion protection.

В выходном патрубке контактного теплообменника может быть установлен (смонтирован) отделитель влаги. A moisture separator can be installed (mounted) in the outlet pipe of the contact heat exchanger.

Контактный теплообменник может иметь перфорированные раздвоенные концы вертикальной перегородки. The contact heat exchanger may have perforated bifurcated ends of the vertical partition.

Контактный теплообменник может иметь в корпусе сборный конденсатный бак. The contact heat exchanger may have a condensate tank in the housing.

Таким образом, в предлагаемом контактном теплообменнике площадь поверхности соприкасания разбрызгиваемого конденсата с движущимся потоком продуктов сгорания больше, чем в контактном экономайзере с применением колец Рашига и, как следствие, лучшая теплопередача от потока продуктов сгорания к конденсату. Thus, in the proposed contact heat exchanger, the contact surface of the sprayed condensate with the moving stream of combustion products is larger than in the contact economizer using Rashig rings and, as a result, the best heat transfer from the stream of combustion products to the condensate.

Claims

1. Контактный теплообменник, содержащий корпус, перфорированную трубу, входной и выходной патрубки, сборный бак конденсата, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными перфорированными трубами, корпус имеет вертикальную перегородку с раздвоенным концом, сборный бак изготовлен из иного, чем корпус, материала, а перфорированные трубы, размещенные в верхней части корпуса, перфорированы снизу, нижерасположенные трубы перфорированы по боковым образующим, при этом входной и выходной патрубки выполнены прямоугольной формы и расположены в верхней части корпуса. 1. A contact heat exchanger comprising a housing, a perforated pipe, inlet and outlet pipes, a condensate collection tank, characterized in that it is provided with additional perforated pipes, the housing has a vertical partition with a bifurcated end, the collection tank is made of material other than the housing, and perforated pipes placed in the upper part of the body are perforated from below, the lower pipes are perforated along the side generators, while the inlet and outlet pipes are made in a rectangular shape and are located the upper housing part.

2. Контактный теплообменник, содержащий корпус с баком сбора конденсата, перфорированную трубу, входной и выходной патрубки, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными перфорированными трубами, корпус имеет вертикальную перегородку с раздвоенным концом, причем перфорированные трубы, размещенные в верхней части корпуса, перфорированы снизу, нижерасположенные трубы перфорированы по боковым образующим, при этом входной и выходной патрубки выполнены прямоугольной формы и расположены в верхней части корпуса. 2. A contact heat exchanger comprising a housing with a condensate collecting tank, a perforated pipe, inlet and outlet pipes, characterized in that it is provided with additional perforated pipes, the housing has a vertical partition with a bifurcated end, and the perforated pipes located in the upper part of the housing are perforated from below , the downstream pipes are perforated along the side generators, while the inlet and outlet pipes are made in a rectangular shape and are located in the upper part of the body.

3. Теплообменник по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что корпус, вертикальная перегородка и перфорированные трубы изготовлены из антикоррозионных материалов. 3. The heat exchanger according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the housing, the vertical partition and perforated pipes are made of anti-corrosion materials.

4. Теплообменник по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что корпус, вертикальная перегородка и перфорированные трубы покрыты слоем антикоррозионного материала. 4. The heat exchanger according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the casing, the vertical partition and perforated pipes are coated with a layer of anticorrosive material.

5. Теплообменник по пп. 1-4, отличающийся тем, что дополнительно имеет дырчатые щиты, расположенные по обе стороны от вертикальной перегородки. 5. The heat exchanger according to paragraphs. 1-4, characterized in that it further has perforated panels located on both sides of the vertical partition.

6. Теплообменник по пп. 1-5, отличающийся тем, что дополнительно имеет жалюзийные щиты, расположенные по обе стороны от вертикальной перегородки. 6. The heat exchanger according to paragraphs. 1-5, characterized in that it further has louvre shields located on both sides of the vertical partition.

7. Теплообменник по пп. 1-6, отличающийся тем, что его корпус снаружи изолирован. 7. The heat exchanger according to paragraphs. 1-6, characterized in that its housing is insulated from the outside.

8. Теплообменник по пп. 1-7, отличающийся тем, что перфорированные трубы имеют дополнительно калиброванный насадок для разбрызгивания конденсата. 8. The heat exchanger according to paragraphs. 1-7, characterized in that the perforated pipes have an additionally calibrated nozzles for spraying condensate.

9. Теплообменник по пп. 1-8, отличающийся тем, что в выходном патрубке дополнительно установлен отделить влаги. 9. The heat exchanger according to paragraphs. 1-8, characterized in that the outlet pipe is additionally installed to separate the moisture.

10. Теплообменник по пп. 1-9, отличающийся тем, что дополнительно внутри корпуса на вертикальных стенках и перегородке имеются вертикальные ребра. 10. The heat exchanger according to paragraphs. 1-9, characterized in that in addition to the inside of the housing on the vertical walls and the partition there are vertical ribs.

11. Теплообменник по пп. 1-10, отличающийся тем, что раздвоенные концы вертикальной перегородки перфорированы. 11. The heat exchanger according to paragraphs. 1-10, characterized in that the bifurcated ends of the vertical septum are perforated.