РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЬ С ДИСПЕРСНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, предназначенным для передачи тепла от одного газового теплоносителя к другому, а именно к регенеративным воздухоподогревателям с промежуточным дисперсным теплоносителем, и может быть использовано, в частности, в котельной технике для нагрева воздуха дымовыми газами.
Известен воздухоподогреватель с промежуточным дисперсным теплоносителем, описанный в книге: Горбис З.Р., Календерьян В.А. Теплообменники с противоточными дисперсными теплоносителями.- М.: Энергия, 1975, стр.142.
В рассматриваемом воздухоподогревателе в качестве теплоносителя выступает кварцевый песок. Он состоит из закрепленных друг над другом газовой и воздушной теплообменных камер, между которыми выполнены отверстия для истечения теплоносителя с запорными элементами, жалюзийных решеток, установленных на выходе из теплообменных камер, бункера-питателя, размещенного над газовой камерой и нижнего бункера, размещенного под воздушной камерой.
К недостаткам следует отнести громоздкость и металлоемкость конструкции, так как данный воздухоподогреватель является одноступенчатым и поэтому с целью увеличения времени нахождения теплоносителя в газовом и воздушном потоках, камеры делают высокими. Теплоноситель поступает в бункер-питатель и распределяется по нему самотеком, который также выполняется высоким, что дополнительно увеличивает высоту воздухоподогревателя в целом и соответственно ограничивает его применение. Наличие мелкодисперсного теплоносителя приводит к его потерям за счет пылеуноса при многократных циклах.
Известны конструкции, в которых в качестве дисперсного теплоносителя используют чугунную дробь или керамическую насадку диаметром 5-7 мм. В качестве прототипа рассмотрим конструкцию регенеративного воздухоподогревателя, описанного в книге Александров В.Г. Паровые котлы малой и средней мощности, - Л.: Энергия, 1972, с.39. Указанный воздухоподогреватель состоит из параллельно работающих элементов (газового и воздушного), каждый из которых снабжен жалюзийными решетками из листовой стали. Газовые и воздушные жалюзийные решетки соединены уплотнительным коробом. Пространство от загрузочного до разгрузочного бункеров заполняется чугунной дробью или керамическими частицами. При работе поток дисперсного теплоносителя под действием силы тяжести движется одновременно по всей высоте и ширине воздухоподогревателя относительно неподвижных жалюзи.
Однако данная конструкция, выполненная в виде двух секций с жалюзийными решетками, не обеспечивает максимальной теплоотдачи от горячих газов холодному воздуху посредством дисперсного теплоносителя, движение которого осуществляется в виде «монолитного тела» только под действием собственного веса, ведущее к абразивному износу материала теплоносителя и образованию пылевидных фракций.
Технической задачей изобретения является создание конструкции регенеративного воздухоподогревателя с промежуточным дисперсным теплоносителем, обеспечивающей высокую эффективность теплообмена и снижающую унос мелкодисперсных частиц теплоносителя.
Поставленная задача решается с помощью предложенной конструкции регенеративного воздухоподогревателя с дисперсным теплоносителем.
Воздухоподогреватель состоит из вертикально расположенных друг над другом теплообменных камер: газовой и воздушной, внутри которых установлены элементы транспортирования дисперсного теплоносителя. Газовая и воздушная камеры соединены между собой уплотнительным коробом, в
котором расположен секторный питатель. Каждая камера воздухоподогревателя снабжена элементами транспортирования двух видов, верхний из которых выполнен виде шарнирно соединенных перфорированных пластин, установленных под углом друг к другу, а нижний - в виде двух пластин аналогичной формы шарнирно закрепленных в одной горизонтальной плоскости на боковых противоположных стенках камер.
Предложенная конструкция по сравнению с прототипом обеспечивает более высокую эффективность теплообмена за счет интенсивного нагрева материала, что достигается его перемешиванием при расслоении на два потока в процессе перемещения с пластин верхнего уровня на пластины последующих уровней. Наличие перфорированных пластин позволяет увеличить площадь контакта поверхностей дисперсных материалов и газов. Наличие шарнирно расположенных пластин позволяет регулировать время пребывания дисперсного материала в воздухоподогревателе, обеспечивая, таким образом, максимальную отдачу тепла, путем регулирования угла наклона пластин. Возможность выбора оптимального угла наклона пластин также позволяет снизить абразивный износ материала и пластин, заменяя трение скольжения частиц дисперсного материала трением качения, тем самым обеспечивая снижение пылеуноса.
Конструкция регенеративного воздухоподогревателя с промежуточным дисперсным теплоносителем представлена фиг.1, где:
1 - газовая камера;
2 - воздушная камера;
3 - верхние перфорированные пластины;
4 - нижние перфорированные пластины;
5 - шарнир;
6 - уплотнительный короб;
7 - секторный питатель.
Воздухоподогреватель работает следующим образом.
Дисперсный теплоноситель через загрузочное устройство подается в газовую камеру 1 воздухоподогревателя и попадает на верхние перфорированные пластины 3, соединенные шарниром 5 и расположенные на ее оси. При этом происходит расслоение теплоносителя на два потока, которые дальше попадают на нижние перфорированные пластины 4, также соединенные шарниром 5. Двигаясь по пластинам к оси воздухоподогревателя, оба потока объединяются в один поток, который через щель между пластинами попадает на следующий элемент, и так далее. По мере прохождения дисперсного теплоносителя по пластинам обеспечивается интенсивный теплообмен между ним и газами. Далее нагретый дисперсный теплоноситель по уплотнительному коробу 6, в котором установлен секторный питатель 7, перемещается в воздушную камеру 2. Наличие секторного питателя 7, заполненного дисперсным теплоносителем препятствует перетоку холодного воздуха в дымовые газы. В воздушной камере происходят аналогичные процессы, при которых производится отдача тепла подаваемому холодному воздуху. Данный процесс является периодически повторяющимся.