Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ТЕПЛООБМЕНА ГАЗОВЫХ СРЕД

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано, в частности, для утилизации тепла газообразных низко- и среднепотенциальных вторичных энергетических ресурсов.

Известен регенеративный теплообменник с кипящим слоем, содержащий камеры с решетками для параллельного прохождения теплообменивающихся сред и последовательного перемещения сыпучего промежуточного теплоносителя, причем решетки установлены наклонно, а оси отверстий в них направлены в сторону подъема решеток (Авт. св. СССР №273358, МПК: F28С 3/12, F23L 15/02).

Недостатком данного теплообменника является его большое гидравлическое сопротивление вследствие большого угла наклона газораспределительных решеток и пересыпных труб.

Известен регенеративный теплообменник с псевдоожиженным кипящим слоем, содержащий камеры с решетками для параллельного прохождения тепло-обменивающихся сред и последовательного перемещения сыпучего промежуточного теплоносителя, причем решетки установлены наклонно, оси отверстий в них направлены в сторону подъема решеток, а пересыпные трубы выполнены перфорированными и расположены в полостях камер (патент РФ №1015234, МПК: F28С 3/12, F23L 15/02 - прототип).

Указанный теплообменник работает следующим образом.

Горячий газ, например продукты сгорания печи или парогенератора, продувается через газовую камеру, а холодный воздух - через воздушную. При этом частицы дисперсного теплоносителя псевдоожижаются и движутся по решеткам в сторону их подъема. Достигнув верхнего края решетки, частицы по пересыпным трубам перемещаются в другую камеру. Циркулируя между газовой и воздушными камерами, частицы твердого зернистого материала нагреваются горячим газом в газовой камере и охлаждаются в воздушной камере, отдавая тепло холодному воздуху.

Основными недостатками данного теплообменника являются значительные потери тепла, связанные с неэффективной системой теплообмена между тепло-обменивающимися средами и дисперсным материалом.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и повышение эффективности работы теплообменника путем уменьшения потерь тепла при протекании рабочего процесса.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном способе теплообмена газовых сред, например горячего газа и воздуха, при помощи регенеративного теплообменника с кипящим слоем, содержащим газовую и воздушную камеры с решетками для параллельного прохождения тепло-обменивающихся сред и последовательного перемещения дисперсного промежуточного теплоносителя, причем решетки установлены наклонно, оси отверстий в них направлены в сторону подъема решеток, при этом пересыпные трубы выполнены перфорированными и расположены в полостях камер, заключающемся в пропускании горячего газового потока через дисперсный промежуточный теплоноситель с последующим перемещением полученного подогретого псевдоожиженного слоя теплоносителя из газовой в воздушную камеру с дальнейшим пропусканием через указанный слой воздуха, согласно изобретению, поток дисперсного промежуточного теплоносителя на выходе из газовой камеры разделяют на два потока, каждый из которых затем разворачивают в противоположные стороны на 180° и направляют вдоль стенок газовой камеры, газовый поток после его прохождения через поток дисперсного промежуточного теплоносителя дополнительно направляют по внешнему периметру воздушной камеры, при этом поверхности решеток выполняют с продольными ребрами, причем высоту ребра выбирают примерно равной толщине кипящего слоя дисперсного промежуточного теплоносителя.

Высота ребра выбирается примерно равной толщине кипящего слоя, исходя из того, что при меньшем ее значении верхние слои кипящего слоя дисперсного промежуточного теплоносителя сомкнутся между собой, что приведет к ухудшению условий теплообмена, а при большем - часть ребра, выступающего над поверхностью слоя, исключается из процесса теплообмена, что ведет к ухудшению характеристик теплообменника.

Предложенный способ может быть реализован, например, при помощи регенеративного теплообменника с кипящим слоем, содержащего газовую и воздушную камеры с решетками для параллельного прохождения тепло-обменивающихся сред и последовательного перемещения дисперсного промежуточного теплоносителя, причем решетки установлены наклонно, оси отверстий в них направлены в сторону подъема решеток, при этом пересыпные трубы выполнены перфорированными и расположены в полостях камер, в котором газовая камера размещена внутри воздушной, при этом внутренняя поверхность, по крайней мере, одной решетки выполнена с продольными ребрами, причем высота ребра примерно равна толщине кипящего слоя дисперсного промежуточного теплоносителя, при этом по внешнему периметру воздушной камеры выполнены каналы, соединенные с полостью газовой камеры.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен предлагаемый теплообменник, продольный разрез; на фиг.2 - вид теплообменника сверху, на фиг.3 - поперечный разрез наклонной газораспределительной решетки.

Предложенный способ реализуется следующим образом.

Горячий газ, например продукты сгорания печи или парогенератора, продувают через газовую камеру 1, а холодный воздух - через воздушную камеру 2. При этом частицы дисперсного промежуточного теплоносителя 4 псевдоожижаются и движутся по решеткам 3 в сторону их подъема. Достигнув верхнего края решетки, частицы по пересыпным трубам 6 перемещаются в другую камеру. Движение частиц дисперсного промежуточного теплоносителя по пересыпным трубам 6 осуществляют в режиме пневмотранспорта, что позволяет уменьшить угол их наклона до 2-4°, а следовательно, угол наклона газораспределительных решеток 3.

Циркулируя между газовой 1 и воздушной 2 камерами, частицы дисперсного промежуточного теплоносителя 4 нагреваются горячим газом в газовой камере 1 и охлаждаются в воздушной камере 2, отдавая тепло холодному воздуху, при этом частицы дисперсного теплоносителя 4, перемещаясь по решетке 3, на которой выполнены продольные ребра 8, за счет увеличенной поверхности теплообмена, более эффективно отдают полученное тепло холодному воздуху, подаваемому через отверстия 5.

Горячий газ, проходя через газовую камеру 1, отдает большую часть тепла дисперсному промежуточному теплоносителю 4, при этом охлаждаясь до определенной температуры, примерно равной температуре нагретого дисперсного промежуточного теплоносителя. Далее отработанный горячий газ подают в каналы 7, которые выполняют по внешнему периметру воздушной камеры 2. Газ при этом отдает тепло стенкам канала, и подогревает, таким образом, стенки холодной воздушной камеры 2, что улучшает эффективность теплообмена между дисперсным промежуточным теплоносителем и холодным воздухом.

Размещение газовой камеры 1, стенки которой имеют температуру выше, чем стенки воздушной камеры 2, внутри воздушной камеры, позволит повысить температуру внутренних стенок воздушной камеры 2 за счет теплообмена стенок газовой 1 и воздушной 2 камер между собой и исключить потери тепла в окружающее пространство.

Кроме этого, размещение газовой камеры 1 внутри воздушной 2 позволит существенно уменьшить габаритные размеры теплообменника.

Применение предложенного технического решения позволит уменьшить габаритные размеры теплообменника, уменьшить потери тепла в окружающее пространство и повысить эффективность работы теплообменника.