Кауперный подогреватель газа (варианты)
PEBBLE GAS HEATER (VERSIONS)

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при разработке кауперных подогревателей газа для аэродинамических труб.
Известен кауперный подогреватель газа, где в качестве теплоаккумулирующей насадки использованы плотно упакованные цилиндрические стержни, а элементы разогрева размещены равномерно по сечению насадки и выполнены в виде труб с наружным диаметром, равным диаметру стержня насадки. Нагреваемый газ проходит по узким каналам, образованным в теле насадки между стержнями и нагревательными элементами. (Авторское свидетельство СССР №205989, МПК F24Н 7/02, 1965 г.). Недостатком известного подогревателя является невысокая эффективность теплопередачи вследствие недостаточно развитой поверхности теплосъема насадки, минимальный диаметр стержней которой ограничен по условиям прочности.
Известен кауперный подогреватель газа, принятый за прототип, у которого теплоаккумулирующая насадка выполнена в виде цилиндра из спеченного газопроницаемого материала (например, металлокерамики), герметично уплотненного в корпусе у торца выхода газа (Авторское свидетельство СССР №646645, МПК F24Н 7/02, 1978 г.).
Недостатком известного кауперного подогревателя газа является большое гидравлическое сопротивление при протекании через него рабочего газа, обусловленное тем, что материал насадки при изготовлении прессуется из порошка и спекается. Кроме того, для изготовления теплоаккумулирующей насадки требуется специальный порошок с определенными свойствами. Указанные недостатки ограничивают нижний уровень давлений газа и верхний уровень удельных расходов газа, за пределами которых нецелесообразно применять подогреватель. Они сужают область возможного использования подогревателя и усложняют процесс его изготовления.
Задачей настоящего изобретения является расширение области возможного применения кауперного подогревателя и упрощение процесса его изготовления.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в снижении гидравлического сопротивления подогревателя, упрощении конструкции.
Решение поставленной задачи и указанный технический результат достигаются тем, что в кауперном подогревателе газа, содержащем герметично уплотненную в корпусе у торца выхода газа насадку с газонепроницаемой боковой поверхностью и теплоаккумулирующий элемент, теплоаккумулирующий элемент насадки выполнен либо в виде засыпки из шариков или частиц иной формы, либо из проволочной путанки или стружки, либо в виде пакета из стержней, трубок, с переменной вдоль оси площадью или формой поперечного сечения.
Схема предлагаемого кауперного подогревателя газа приведена на фиг 1. Кауперный подогреватель газа содержит корпус 1 с теплоизоляцией 1а на его внутренней поверхности, теплоаккумулирующий элемент 2 насадки, упорную решетку 3 и газонепроницаемый цилиндрический кожух 4, уплотненный в корпусе у торца выхода газа с помощью уплотнителя 5, входную решетку 6, систему разогрева теплоаккумулирующего элемента.
Теплоаккумулирующий элемент 2 насадки вместе с упорной 3 и входной 6 решетками установлен в кожухе 4 и выполнен либо в виде засыпки из шариков или частиц иной формы, из проволочной путанки или стружки, либо в виде пакета из стержней, трубок с переменной вдоль оси площадью или формой поперечного сечения.
Кауперный подогреватель газа работает следующим образом.
Включают систему разогрева теплоаккумулирующего элемента 3 и производят разогрев теплоаккумулирующей насадки до заданной температуры. Затем начинают пропускать газ через подогреватель. Проходя через теплоаккумулируюшую насадку, газ принимает тепло от насадки и нагревается. Когда температура газа после насадки становится меньше минимально допустимой величины, подачу газа прекращают и производят очередной разогрев насадки.
В предлагаемом подогревателе газа для изготовления теплоаккумулирующей насадки не требуется специальных пористых проницаемых материалов с жесткой структурой с определенными свойствами. Насадка изготавливается из более доступных материалов, в том числе тугоплавких металлов, которые производятся в промышленности. Изготовление насадки не требует специальных технологий и оборудования. Гидравлическое сопротивление предлагаемой конструкции много меньше гидравлического сопротивления конструкций из прессованных, спеченных материалов. Предлагаемая схема выполнения насадки обеспечивает высокую эффективность теплоотдачи от насадки к рабочему газу и минимальное гидравлическое сопротивление при определенной пористости (просветности) насадки, расширяет номенклатуру материалов, которая может быть использована для создания регенеративных нагревателей газа.
Таким образом, использование изобретения позволяет упростить конструкцию и процесс изготовления подогревателя, расширить область его применения.