СТЕКЛОПАКЕТНЫЙ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЬ
GLASS BASKET AIR HEATER

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к теплоснабжению, и может быть использовано для утилизации тепла уходящих печных и дымовых газов, а также вентиляционных выбросов при температурах ниже точки росы.
Известен воздухоподогреватель, содержащий рекуперативную ступень, снабженную предвключенным по воздуху пакетом стеклянных труб, выполненных из термостойкого малощелочного стекла, закрепленных с применением уплотняющих колец из термостойкой фторкаучуковой резины (упругих уплотнений), надеваемых на трубки и зажимаемых болтами между трубными решетками [1].
Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, наличие температурных и механических напряжений, возникновение акустического резонанса в газовом объеме, что снижает эффективность и надежность устройства.
Более близким к предлагаемому изобретению является стеклоблочный воздухоподогреватель, включающий пакет стеклянных теплообменных элементов состоящий из многоканальных стеклоблоков с воздушными каналами выполненными с шероховатой поверхностью стекла, а газовыми каналами с гладкой поверхностью, уложенных по длине многорядной системой перевязки, выполненных из термостойкого малощелочного стекла, армированного металлической сеткой, с применением упругих уплотнений между стеклоблоками и вертикальными трубными решетками с наружной прокладкой [2].
Недостатками конструкции известного стеклоблочного воздухоподогревателя являются сложная конструкция крышек, закрывающих трубные решетки, внутренняя полость которых делится перегородками на воздушные и газовые каналы, увеличивает их вес и увеличивает аэродинамическое сопротивление воздухоподогревателя, что обусловлено прямоточной и противоточной схемами движения теплоносителей, невозможность его использования для больших расходов газа, т.к. количество блоков, уложенных друг на друга, ограничено механической прочностью стекла, что не позволяет значительно увеличивать площадь теплообмена и, таким образом, уменьшает диапазон его применения по производительности и эффективности, необходимость укладки блоков по месту монтажа, что, в результате хрупкости стеклоблоков, обусловливает низкую эффективность этого процесса и отсутствие поперечной перевязки, что снижает механическую прочность конструкции воздухоподогревателя и его надежность.
Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является увеличение диапазона производительности, эффективности и надежности стеклопакетного воздухоподогревателя.
Для достижения технического результата предложен стеклопакетный воздухоподогреватель, включающий пакет стеклянных теплообменных элементов, состоящий из многоканальных стеклоблоков с воздушными каналами, выполненными с шероховатой поверхностью, а газовыми каналами с гладкой поверхностью, уложенных по длине многорядной системой перевязки с образованием зазоров между ними по длине, которые образуют также газовые каналы, выполненных из термостойкого малощелочного, армированного металлической сеткой стекла, закрепленный между двумя вертикальными трубными решетками и помещенный в корпус с крышкой с применением упругих прокладок между стеклоблоками, корпусом и трубными решетками. Корпус разделен по вертикали горизонтальными трубными решетками на ярусы, снабженные вертикальными трубными решетками, закрытыми крышками, снабженными фланцами и патрубками, на каждом ярусе между горизонтальными и вертикальными трубными решетками помещены пакеты, каждый из которых включает в себя многоканальные стеклоблоки с воздушными и газовыми каналами, выполненными перпендикулярно относительно друг друга, и одноканальные стеклоблоки, причем эти стеклоблоки уложены с многорядной системой перевязки по ширине пакета.
Предлагаемый стеклопакетный воздухоподогреватель изображен на фиг.1-4 (на фиг.2 в разрезе А-А крышка 6 не показана).
Стеклопакетный воздухоподогреватель состоит из корпуса 1, разделенного по вертикали горизонтальными трубными решетками 2 на ярусы 3 с фланцами 4 на кромках, снабженного вертикальными трубными решетками 5, с крышками 6, 7, 8, 9, снабженными также фланцами 4 и патрубками для входа и выхода дымовых газов и воздуха, 10, 11, 12, 13, соответственно, в котором между горизонтальными и вертикальными трубными решетками 2 и 5 на каждом ярусе 3 помещены пакеты 14, каждый из которых включает в себя многоканальные 15 стеклоблоки с воздушными 16, с шероховатой поверхностью, и газовыми 17 каналами с гладкой поверхностью, выполненными из термостойкого малощелочного стекла, армированного металлической сеткой, размещенными перпендикулярно относительно друг друга и одноканальные стеклоблоки 18, выполненные из термостойкого малощелочного стекла, армированного металлической сеткой, с упругой прокладкой 19 между всеми стеклоблоками 15 и 18 и наружной прокладкой 20, причем эти стеклоблоки уложены с образованием зазоров между ними по длине, которые образуют также газовые каналы 21 с многорядной системой перевязки по длине и ширине пакета
Предлагаемый стеклопакетный воздухоподогреватель работает следующим образом. Дымовые (печные) газы или вентиляционные выбросы при температуре, близкой к температуре конденсации водяных паров, содержащихся в них, поступают в прямоугольные каналы с гладкими стенками 17, 21, легко подвергающиеся очистке от оседающих на них механических примесей, содержащихся в дымовых газах. В воздушные прямоугольные каналы 16 с шероховатой поверхностью и площадью, меньшей, чем у газовых каналов 17, 21, поступает холодный воздух, который при прохождении через каналы 16, в результате теплообмена с горячими дымовыми газами, заключающаяся в передаче тепла теплопроводностью через общие стенки газовых 17, 21 и воздушных 16 каналов, конвекции в газовой и воздушной средах, нагревается до требуемой температуры, а дымовые газы охлаждаются с конденсацией водяных паров, содержащихся в них.
При этом взаимное перпендикулярное расположение воздушных 16 и газовых 17 каналов в многоканальных блоках 15 позволяет осуществлять процесс теплообмена по перекрестной схеме движения теплоносителей, что обеспечивает достаточно высокую движущую силу теплопередачи и наиболее широко используется в воздухоподогревателях для парогенераторов [3, с.50], значительно упростить конструкцию крышек 6, 7, 8, 9 (внутреннюю полость крышек не нужно делить перегородками на воздушные и газовые каналы) и уменьшить их вес, значительно снизить аэродинамическое сопротивление по сравнению с известным воздухоподогревателем с конструкциями крышек для прямоточной и противоточной схем движения теплоносителей. Установка горизонтальных трубных решеток 2 позволяет размещать по высоте значительное количество пакетов 14 без угрозы их разрушения под действием собственной тяжести, так как нагрузка от каждого пакета 14 передается только на нижнюю горизонтальную трубную решетку 2, которая опирается на фланец 4 яруса 3 корпуса 1 и, таким образом, по сравнению с известным воздухоподогревателем, многократно увеличить производительность.
Пакеты собирают по месту изготовления стеклоблоков. Размер пакетов 14 определяется размером и механической прочностью стеклоблоков 15, технологическими требованиями, удобством транспортировки и монтажа. Монтаж воздухоподогревателя осуществляют по месту его установки из отдельных пакетов 14, что позволяет максимально механизировать процесс монтажа, снизить до минимума бой стеклоблоков и собирать из типовых пакетов воздухоподогреватели различной производительности.
Литература
4
1. А.с. СССР №817395, М.кл. F23L 15/04, 1981.
4
2. Патент РФ №2247281, М.кл. F23L 15/04, 2005.
3. Тепловой расчет промышленных парогенераторов. /Под ред. Частухина В.И. - Киев: Вища школа, 1980, 184 с.