РЕКУПЕРАТИВНЫЙ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЬ

Заявляемая полезная модель относится к теплообменным аппаратам, в частности к воздухоподогревателям рекуперативного типа, и может быть использована в энергетическом машиностроении и других областях промышленности, для подогрева воздуха продуктами сгорания.
Известен регенеративный воздухоподогреватель, содержащий установленные друг на друга теплообменные блоки, имеющие собранные в пакеты пучки трубок, выполненные в виде змеевиков и соединенные с коллекторами ввода и вывода воздуха, одноименные патрубки которых соединены между собой (патент РФ на полезную модель №31838 U1, от 03.12.2002, опубл.27.08.2003 г., по кл. МПК F 23 L 15/04).
Недостатком известной конструкции воздухоподогревателя является наличие зон конструктивной неоднородности в местах соединения плоских трубных решеток с цилиндрическими коллекторами, что приводит к снижению прочности коллекторов. Для обеспечения прочности необходимы введение дополнительных конструктивных элементов (утолщение стенки, введение накладок и пр.), увеличивающих массу коллекторов, что, соответственно, увеличивает вес воздухоподогревателя в целом.
Известен трубчатый теплообменник, содержащий корпус, патрубки подвода и отвода внешнего теплоносителя, коллекторы подвода и отвода внутреннего теплоносителя и трубную матрицу, содержащих панели, образованные изогнутыми трубками, выполненными в виде плоского змеевика, панели кассет разделены дистанционирующими элементами (патент РФ на полезную модель №19702 U1, от 03.04.2001, опубл. 27.09.2001 г., по кл. МПК F 28 D 7/06).
Недостатком известной конструкции теплообменника является его значительный вес за счет того, что стенки коллекторов выполнены одной толщины по всему периметру.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является воздухоподогреватель ГТД, выполненный, по меньшей мере, из двух однотипных модулей, содержащих теплообменную матрицу, соединенную с коллекторами ввода и вывода воздуха, теплообменная матрица выполнена из плоских змеевиков, концы труб которых закреплены в воздушных коллекторах, имеющих круглое или близкое к нему по форме поперечное сечение (патент РФ на полезную модель №30425 U1, от 31.05.2002, опубл. 27.06.2003 г., по кл. МПК F 28 D 7/00).
Недостатком известной конструкции воздухоподогревателя является его значительный вес за счет того, что стенки коллекторов выполнены одной толщины по всему периметру.
Предлагаемой полезной моделью решается задача снижения веса и уменьшения габаритов воздухоподогревателя в целом при сохранении надежности его работы за счет выполнения коллекторов переменной толщины по периметру с утолщением в перфорированной зоне и выполнения концов трубок изогнутыми по нормали к поверхности коллекторов, что приводит к значительной экономии металла.
Для достижения указанного технического результата, в рекуперативном воздухоподогревателе, выполненном из одного или нескольких установленных друг на друга однотипных модулей, содержащих теплообменный пучок, выполненный из разделенных дистанционирующими элементами плоских змеевиков W- образной формы, концы труб которых закреплены в коллекторах ввода и вывода воздуха, имеющих круглое или близкое к нему по форме поперечное сечение, дополнительно, коллектора выполнены с переменной толщиной стенки по периметру с утолщением в перфорированной зоне, а концы плоских змеевиков изогнуты по нормали к поверхности коллекторов и закреплены в утолщенной части коллекторов.
При этом, поверхность изгиба между вторым и третьим ходом трубок каждого плоского змеевика выполнена в виде треугольной формы.
При таком исполнении обеспечивается значительная экономия металла, что приводит к снижению веса и уменьшению габаритов воздухоподогревателя в целом. Прочность конструкции воздухоподогревателя обеспечивается за счет того, что форма поперечного сечения коллекторов выполнена круглой или близкой к нему, что является оптимальной с точки зрения прочности, а выполнение концов трубок изогнутыми по нормали к поверхности коллекторов позволяет увеличить размер перемычки между отверстиями коллектора, что обеспечивает простоту и надежность крепления.
Выполнение поверхности изгиба между вторым и третьим входом трубок в виде треугольной формы позволяет более эффективно использовать пространство между воздушными коллекторами, что обеспечивает большую теплообменную поверхность при меньших габаритах воздухоподогревателя.
На фиг.1 - изображен воздухоподогреватель, разрезанный вдоль плоских змеевиков;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, показан поперечный разрез воздухоподогревателя;
на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2, показано крепление изогнутых трубок к коллекторам.
Рекуперативный воздухоподогреватель содержит один или несколько установленных друг на друга однотипных модулей 1 (фиг.2). Модули 1 содержат теплообменный пучок 2, который соединен с коллекторами 3 ввода и вывода воздуха (фиг.1). Теплообменный пучок 2 состоит из плоских змеевиков, собранных в пакет и выполненных, например, из W- образных трубок 4, составляющих поверхность нагрева воздухоподогревателя. Каждый слой плоских змеевиков 4 разделен дистанционирующими элементами в виде тонких металлических полос 5. Концы трубок 4 в пакете
изогнуты по нормали к поверхности воздушных коллекторов 3 и закреплены в них (фиг.3). Воздушные коллектора 3 имеют круглое или близкое к нему поперечное сечение и выполнены с переменной толщиной стенки по периметру с утолщением в перфорированной зоне. Поверхность изгиба 6 между вторым и третьим ходом трубок каждого плоского змеевика выполнена в виде треугольной формы (фиг.1).
Рекуперативный воздухоподогреватель работает следующим образом:
Продукты сгорания (газ) поступают в межтрубное пространство рекуперативного воздухоподогревателя (фиг.1). Далее продукты сгорания в поперечном направлении проходят через пучки W - образных трубок 5. Сжатый воздух поступает на вход коллектора ввода воздуха 3 воздухоподогревателя и далее проходит в W - образные трубки 5. Проходя по ним, воздух делает четыре хода и, принимая тепло от продуктов сгорания, нагревается. «Горячий» воздух из W - образных трубок 5 поступает в коллектор вывода воздуха 3 воздухоподогревателя и далее - в «горячий» воздуховод.
Таким образом, выполнение воздушных коллекторов, имеющих переменную толщину стенки по периметру и закрепление трубок в утолщенной части коллекторов, а также изгиб трубок в местах их крепления к коллекторам, позволяет значительно уменьшить массу и габариты воздухоподогревателя в целом, а выполнение коллекторов с круглыми или близкими к круглому сечению является оптимальным с точки зрения прочности.