CS269418B1

CS269418B1 - Heat pipe heat exchanger

Info

Publication number: CS269418B1
Application number: CS886240A
Authority: CS
Inventors: Petr Ing Ramik; Antonin Ing Fojt; Jaroslav Ing Rymel; Alois Ing Foretnik
Original assignee: Petr Ing Ramik; Fojt Antonin; Jaroslav Ing Rymel; Foretnik Alois
Priority date: 1988-09-20
Filing date: 1988-09-20
Publication date: 1990-04-11
Also published as: CS624088A1

Abstract

stavebně trubkový tepelný výměník sestává ze spodního dílu, plástových sekcí a kopule. Ve spodním dílu jsou uspořádány vstup a výstup vzduSniny^spolu s vyspádovaným dnem, které usnadňuje oezpečnévjímání případných olejových úniků. Pláětové sekce jsou osazeny trubkovými soustavami, které jsou vzájemně odpojitelné.„VzduSnina proudící výměníkem je usměrňována deflektory ve spodní ním dílu, vertikální přepážkou v plášťových sekcích i půlválcovou přepážkou '! v kopuli. Tento výměník je vhodný na- '1 příklad pro ohřev spalovacího vzduchu 4 přiváděného ke spalování do hořáku v ohřívačích větru vysokých pecí.Structurally, the shell-and-tube heat exchanger consists of a lower part, honeycomb sections and a dome. The lower part has an air inlet and outlet, together with a sloping bottom, which facilitates the safe collection of any oil leaks. The shell sections are fitted with tube systems that are mutually detachable. The air flowing through the exchanger is directed by deflectors in the lower part, a vertical partition in the shell sections and a semi-cylindrical partition in the dome. This exchanger is suitable, for example, for heating combustion air 4 supplied for combustion to the burner in blast furnace heaters.

Description

Vynález řeší konstrukci trubkového tepelného výměníku pracujícího s teplosměnnými médii vzduěninn-ol « J .The invention solves the design of a tubular heat exchanger operating with air heat exchange media.

K předehřívání kapalných nebo plynných médií ee používají tepelné výměníky různých konstrukcí, pracujících na různých principech sdílení tepla na jejich teplosměnných plochách. Například k předehřevu spalovacího vzduchu přiváděného s otopným plynem ke spalování do hořáku vyhřívajícího šachtici ohřívače větru yysokých pecí se někdy používá parního ohřevu, jednoduchého ohřevu vzduchového přiváděcího potrubí horkými spalinami nebo i dokonalejších tepelných výměníků s konvekčním nebo sálavě konvekčním způsobem ohřevu. Výhodou prvního typu předehřívačů je jejich konstrukční jednoduchost a relativně nízké pořizovací i provozní náklady, nevýhodou však zůstává velmi nízká tepelná účinnost těchto zařízení. Naopak dokonalejší typy konvekčních nebo sálavě konvekčních rekuperátorů jsou sice dražší, ale mají podstatně vyšší tepelnou účinnost. Mají taká ale značné stavební rozměry a ve stísněných zástavbových poměrech u ohřívačů větru se instalují s velkými obtížemi. Jejich kompaktní řešení je také velkou překážkou v případě poruchy rekuperátoru, protože opravy mohou být prováděny jen po jeho odstavení a vlastní oprava spočívající v náhradě propálených nebo popraskaných teplosměnných ploch je zdlouhavá a jejím důsledkem je prodloužení cyklu ohřevu regeneračních tepelných výměníků. · ·To preheat liquid or gaseous media, heat exchangers of various designs are used, operating on different principles of heat transfer on their heat exchange surfaces. For example, to preheat combustion air supplied with heating gas for combustion into the burner heating the shaft of the blast furnace wind heater, steam heating is sometimes used, simple heating of the air supply pipe with hot flue gases or even more advanced heat exchangers with a convection or radiant convection heating method. The advantage of the first type of preheaters is their structural simplicity and relatively low acquisition and operating costs, but the disadvantage remains the very low thermal efficiency of these devices. On the contrary, more advanced types of convection or radiant convection recuperators are more expensive, but have significantly higher thermal efficiency. However, they also have considerable structural dimensions and are installed with great difficulty in the cramped installation conditions of blast heaters. Their compact design is also a major obstacle in the event of a recuperator failure, as repairs can only be carried out after it is shut down, and the actual repair, consisting of replacing burnt or cracked heat exchange surfaces, is lengthy and results in an extension of the heating cycle of the regenerative heat exchangers. · ·

Uvedené nedostatky odstraňuje tepelný trubkový výměník podle vynálezu, v němž se kapalné teplosměnné médium, například olej, ohřívá nosným plynem, zejména horkými spalinami a podstata vynálezu spočívá v tom, že tento výměník se skládá ze spodního dílu, plášťových sekcí a kopule usazených na sobě a opatřených tepelnou izolací, kde spodní díl je opatřen vstupním hrdlem spalin se vstupním deflektorem á výstupním hrdlem s výstupním deílektorem a je zespodu uzavřen vyspádovaným dnem s výpustí kapalných úniků a kde plášťové sekce jsou rozděleny svislou přepážkou na dva poloprostory, v nichž jsou uloženy trubkové sekce teplosměnných trubek, které jsou mezi sebou propojeny sběrnými komorami, zatímco trubkové sekce nad sebou jsou propojeny vertikálními přípojkami a kde kopule válcového tvaru je radiálně rozdělena přepážkou půlválcového tvaru.The above-mentioned shortcomings are eliminated by the heat pipe exchanger according to the invention, in which the liquid heat exchange medium, for example oil, is heated by a carrier gas, in particular hot flue gases, and the essence of the invention lies in the fact that this exchanger consists of a lower part, shell sections and a dome placed on top of each other and provided with thermal insulation, where the lower part is provided with a flue gas inlet with an inlet deflector and an outlet with an outlet deflector and is closed from below by a sloping bottom with a liquid leakage outlet and where the shell sections are divided by a vertical partition into two half-spaces, in which the tube sections of the heat exchange tubes are placed, which are interconnected by collection chambers, while the tube sections above each other are interconnected by vertical connections and where the cylindrical dome is radially divided by a semi-cylindrical partition.

Konstrukce výměníku zajišťuje vysokou účinnost přestupu tepla, jeho plášťové a trubkové sekce umožňují snadnou a rychlou montáž i opravy, díky záměnnosti sekčních dílů. Tepelný výkon lze navrhovat počtem sekcí, a proto vycházejí zástavbové rozměry výměníku velmi výhodně. Stavebnicové řešení usnadňuje jednak opravy a jednak preventivní prohlídky, čištění teplosměnných ploch a opravy netěsností olejové části výměníku, jehož hermětizační uzávěr vylučuje volný únik oleje v případě porušení hermetičnosti spojů v olejové části výměníku.The design of the exchanger ensures high heat transfer efficiency, its shell and tube sections allow easy and quick assembly and repairs, thanks to the interchangeability of sectional parts. The thermal output can be designed by the number of sections, which is why the installation dimensions of the exchanger are very advantageous. The modular solution facilitates both repairs and preventive inspections, cleaning of heat exchange surfaces and repairs of leaks in the oil part of the exchanger, whose sealing cap eliminates free oil leakage in the event of a violation of the hermeticity of the joints in the oil part of the exchanger.

Výměník podle vynálezu je v příkladu provedení znázorněn na výkresech, na nichž obr. 1 Je půdorysným pohledem, obr. 2 je řezem A-A z obr. 1 a obr. 3 je řezem B-B z obr. 2.The exchanger according to the invention is shown in an exemplary embodiment in the drawings, in which Fig. 1 is a plan view, Fig. 2 is a section A-A of Fig. 1 and Fig. 3 is a section B-B of Fig. 2.

Výměník se skládá z plášťových sekcí X shodného provedení, které jsou shora uzavřeny válcovou kopulí 2,. Spodní díl J. výměníku je konstrukčně upraven pro usazení na stavebním základu. Plášťové sekce 1, válcová kopule 2 i spodní díl J výměníku jsou opatřeny tepelnou izolací Do spodního dílu J výměníku jsou kolmo na sebe zaústěna dvě potrubní hrdla i, Ϊ z nichž hrdlo 2 alouží pro vstup spalin 6 do výměníku a hrdlo 7 k jejich výstupu. Vstup spalin 6 do teplosměnného prostoru výměníku optimalizuje vstupní deflektor 8 instalovaný ve spodním dílu X a převod spalin £ kopulí 2 zajišťuje půlválcová přepážka 2· Každá plášťová sekce 1 je v dělicí rovině rozdělena svislou přepážkou 10 na dva prostory, v nichž jsou uloženy trubkové sekce 11, 12. Teplosměnné trubky 13 každé sekce 11, 12 jsou mezi sebou propojeny sběrnými komorami 1± a jednotlivé trubkové sekce 11. 12 jsou mezi sebou spojeny vetíkálními přípojkami li· Vývody trubek 13 horních trubkových sekcí 11, 12 jsou vyústěny do samočinného očvzdušnovače 16. Do trubek 13 spodní trubkové sekce 11. 12 je zaústěn přívod 17 a odvod 18 olejeThe exchanger consists of shell sections X of identical design, which are closed from above by a cylindrical dome 2,. The lower part J. of the exchanger is structurally adapted for installation on a building foundation. The shell sections 1, the cylindrical dome 2 and the lower part J of the exchanger are provided with thermal insulation. Two pipe sockets i, Ϊ are connected perpendicularly to each other to the lower part J of the exchanger, of which the socket 2 is for the flue gas inlet 6 into the exchanger and the socket 7 is for their outlet. The entry of flue gases 6 into the heat exchange space of the exchanger is optimized by the inlet deflector 8 installed in the lower part X and the transfer of flue gases £ through the domes 2 is ensured by a semi-cylindrical partition 2. Each shell section 1 is divided in the dividing plane by a vertical partition 10 into two spaces in which the pipe sections 11, 12 are placed. The heat exchange pipes 13 of each section 11, 12 are interconnected by collecting chambers 1± and the individual pipe sections 11. 12 are interconnected by vertical connections 11. The outlets of the pipes 13 of the upper pipe sections 11, 12 lead to an automatic air vent 16. The inlet 17 and outlet 18 of oil are connected to the pipes 13 of the lower pipe section 11. 12.

CS 269 418 Bl jako teploeměnného média. Spodní díl J výměníku je uzavřen vynpádovaným dnem 12, v Jnhol nojnif.ěím míntř Je zapuětěna výpusť 20 e čidlem 21 pro signalizaci přítomnosti uniklého oleje.CS 269 418 Bl as a heat exchange medium. The lower part J of the exchanger is closed by a recessed bottom 12, in which a drain 20 and a sensor 21 are embedded to signal the presence of leaked oil.

Horké spaliny 6 vstupují do výměníku vstupním hrdlem 2» vstupním deflektorem 8 jsou obraceny vzhůru a stoupají půlproetorem plášťových sekcí 1, v nichž ohřívají olej v teplosměnných trubkách 13 trubkových sekcí 11. Půlválcová přepážka 2 zajišťuje přitom, že .paliny 6 neproudí jen u pláště kopule 2, ale rozdělují ee rovnoměrně v celém jejím prostoru. Spaliny 6 pak prostupují druhým půlproetorem trubkových sekcí 12 a opouštějí výměník výstupním hrdlem 2 usměrňovány při výtoku výstupním deflektorem 22. Pokud případné netěsnosti mezi epoji eběrných komor 14 teplosměnných trubek 13 nebo vertikálními přípojkami 15 jednotlivých trubkových sekcí 11. 12 způsobí únik oleje, stečou tyto prosaky vyspádovaným dnem 19 spodního dílu J výměníku do výpustě 20, kde je tento únik čidlem 21 identifikován a vhodným způsobem signalizován.Hot flue gases 6 enter the exchanger through the inlet neck 2, are turned upwards by the inlet deflector 8 and rise through the semi-proportion of the shell sections 1, in which they heat the oil in the heat exchange tubes 13 of the tube sections 11. The semi-cylindrical partition 2 ensures that the flue gases 6 do not flow only near the shell of the dome 2, but are distributed evenly throughout its space. The flue gases 6 then pass through the second half of the tube sections 12 and leave the exchanger through the outlet neck 2, being directed at the outlet by the outlet deflector 22. If any leaks between the fin chambers 14 of the heat exchange tubes 13 or the vertical connections 15 of the individual tube sections 11, 12 cause oil leakage, these leaks will flow down the sloping bottom 19 of the lower part J of the exchanger into the outlet 20, where this leakage is identified by the sensor 21 and signaled in a suitable manner.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Heat pipe exchanger for heating a liquid heat exchange medium with a carrier gas, in particular flue gas, characterized in that it consists of a lower part (3), shell sections (1) and a dome (2), placed on top of each other and provided with thermal insulation (4), where the lower part (3) is provided with an inlet neck (5) for flue gases (6) with an inlet deflector (8) and an outlet neck (7) for flue gases (6) with an outlet deflector (22) and is closed from below by a sloping bottom (19) with an outlet (20) for liquid leaks and where the shell sections (1) are divided by a movable partition (10) into two half-spaces, in which tube sections (11, 12) of heat exchange tubes (13) are placed, which are interconnected by finned chambers (14), while the tube sections (11, 12) above each other are interconnected vertical connections (15) and where the cylindrical dome (2) is radially divided by a semi-cylindrical partition (9).