ПОДОГРЕВАТЕЛЬ ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕД
HEATER OF LIQUID AND GASEOUS MEDIA

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для нагрева жидких и газообразных продуктов.
Для решения перспективных технических задач возникает необходимость в подогревателе жидких и газообразных сред с развитой поверхностью нагрева, компактного, простого по конструкции и имеющего малую массу.
Известен трубчатый подогреватель, содержащий корпус с размещенной в нем жаровой трубой, вокруг которой расположена рубашка, заполненная жидким теплоносителем и конвективная камера, образованная пространством между рубашкой и внутренней поверхностью корпуса, газоповоротную камеру, горелочное устройство, расположенное со стороны, противоположной газоповоротной камере, газовод в виде дымовой трубы, теплообменный элемент, выполненный в виде продуктового змеевика, состоящего из двух последовательно соединенных секций, трубы которого ориентированы вокруг центральной продольной оси корпуса, причем одна секция продуктового змеевика помещена в рубашку жаровой трубы, а вторая - в конвективную камеру (Патент РФ №2256846, МПК F22B 7/00 - прототип).
Указанный трубчатый подогреватель работает следующим образом.
Образующиеся при сжигании топлива в горелочном устройстве продукты сгорания, перемещаясь внутри жаровой трубы, интенсивно охлаждаются, отдавая теплоту путем радиации и конвекции через стенку жаровой трубы промежуточному жидкому теплоносителю, находящемуся в рубашке, от которого она затем через стенки труб секции продуктового змеевика, помещенной в рубашку, передается нагреваемому продукту. В газоповоротной камере, расположенной за жаровой трубой, продукты сгорания изменяют направление своего движения на обратное и продольно обтекают трубы секции продуктового змеевика, находящиеся в конвективной камере. При этом они отдают теплоту от продуктов сгорания нагреваемому продукту через стенки труб секции продуктового змеевика, а также через стенки рубашки к находящемуся в ней промежуточному жидкому теплоносителю и далее через стенки труб секции продуктового змеевика, к нагреваемому продукту. Удаление охлажденных продуктов сгорания топлива из подогревателя осуществляется через дымовую трубу.
Нагреваемый продукт сначала подается в трубы секции продуктового змеевика, расположенные в рубашке. Продукт получает теплоту от промежуточного жидкого теплоносителя, заполняющего весь объем рубашки, и далее поступает в трубы секции продуктового змеевика, расположенной в конвективной камере, где окончательно догревается до заданной температуры.
Основными недостатками данного трубчатого подогревателя является сложность конструкции, значительные габариты и вес, обусловленные принятой компоновкой элементов конструкции подогревателя.
Задачей изобретения является устранения указанного недостатка, улучшение технических характеристик и расширение функциональных возможностей подогревателя, за счет развитой поверхности нагрева.
Решение указанной задачи достигается за счет того, что предложенный подогреватель жидких и газообразных сред, согласно изобретению содержит корпус, заполненный жидким промежуточным теплоносителем, жаровую трубу, расположенную на оси корпуса и представляющую собой три цилиндрические обечайки, установленные коаксиально и образующие кольцевые полости для прохода продуктов сгорания, при этом во входной части жаровой трубы расположено горелочное устройство, представляющее собой кольцевой коллектор, на котором, равномерно по окружности, расположены атмосферные горелки с запальным устройством, а в выходной части жаровой трубы расположена дымовая труба, теплообменник, выполненный в виде змеевика, состоящего из двух последовательно соединенных секций, трубы которого расположены параллельно оси корпуса, причем одна секция змеевика помещена во внутреннюю полость жаровой трубы, а вторая - в кольцевую полость, образованную внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью жаровой трубы.
Предлагаемая конструкция - подогреватель жидких и газообразных сред, за счет своих отличительных признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи - снижение габаритов, массы устройства и расширение функциональных возможностей подогревателя за счет развитой поверхности нагрева.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез подогревателя жидких и газообразных сред, на фиг. 2 - сечение А-А - поперечный разрез подогревателя жидких и газообразных сред.
Предложенный подогреватель жидких и газообразных сред содержит корпус 1, заполненный жидким промежуточным теплоносителем, жаровую трубу 2, расположенную на оси корпуса 1, горелочное устройство 3, запальное устройство 4, расположенные во входной части жаровой трубы 2, дымовую трубу 5, расположенную в выходной части жаровой трубы 2, и змеевик 6.
Жаровая труба 2 представляет собой три цилиндрические обечайки, установленные коаксиально и образующие кольцевые полости для прохода продуктов сгорания.
Горелочное устройство 3 содержит кольцевой коллектор 7, на котором, равномерно по окружности, расположены атмосферные горелки 8.
Змеевик 6 состоит из последовательно соединенных секций 9 и 10. Трубы секции 9 змеевика 6 расположены во внутренней полости жаровой трубы 2, а трубы секции 10 - в кольцевой полости, образованной внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью жаровой трубы 2, при этом трубы обоих секций змеевика 6 расположены параллельно оси корпуса 1.
Подогреватель жидких и газообразных сред работает следующим образом.
Топливный газ подается в кольцевой коллектор 7 горелочного устройства 3 и запальное устройство 4. Из системы управления подается команда на розжиг запального устройства 4.
В кольцевом коллекторе 7 топливный газ равномерно распределяется между атмосферными горелками 8. «Первичный» воздух поступает внутрь атмосферных горелок 8, где смешивается с топливным газом. Полученная горючая смесь смешивается со «вторичным» воздухом, поступающим в кольцевую полость, расположенную между цилиндрическими обечайками жаровой трубы 2, и воспламеняется от факела запального устройства 4. Продукты сгорания проходят через кольцевые полости жаровой трубы 2, охлаждаются, отдавая теплоту через стенки цилиндрических обечаек жидкому промежуточному теплоносителю, заполняющему внутреннюю полость корпуса 1, и поступают в дымовую трубу 5.
Жидкий промежуточный теплоноситель нагревает секции 9 и 10 змеевика 6. Нагреваемый продукт подается в секцию 9 и 10 змеевика 6, отбирает его энергию, нагреваясь до необходимой температуры.
Использование предложенного технического решения позволит уменьшить габариты, массу устройства и расширить функциональные возможности подогревателя жидких и газообразных сред за счет развитой поверхности нагрева.