початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2228502

ТЕХНОЛОГІЧНИЙ Нагрівач

Ім'я винахідника: Добрянський В.Л .; Кривошеєв О.І .; Рисев В.В .; Серазітдінов Р.Ш .; Трескин Л.В.
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю "Авіагаз-Союз +"
Адреса для листування: 420036, м.Казань, вул. Дементьєва, 1, ТОВ "Авіагаз-Союз +"
Дата початку дії патенту: 2002.07.16

Технологічний нагрівач призначений для застосування в пристроях, призначених для підігріву рідин, газів і їх сумішей, а й може бути використаний в різних галузях промисловості, наприклад для підігріву природного газу на вході газорозподільних станцій з метою запобігання процесу гідратоутворення. Технологічний нагрівач містить джерело гріючого середовища, кожухотрубний теплообмінник з радіаційної секцією, екранованої теплообмінними трубами, равнорасположеннимі щодо внутрішньої стінки кожуха, димову трубу, колектори входу і виходу нагрівається середовища, причому при використанні в якості джерела гріючого середовища горілчаного пристрою за радіаційною секцією, що утворює топковий об'єм , розміщена конвективная секція теплообмінних труб, при цьому всі теплообмінні труби являють собою вставлені одна в іншу труби, зовнішні з яких виконані з глухим кінцем, зверненим у бік горілчаного пристрою, а з протилежного кінця, за межами нагрівача робочі порожнини кожної з теплообмінних труб повідомлені знімними патрубками з колекторами входу і виходу нагрівається середовища, причому труби конвективного секції розміщені в окремому верхньому кожусі, встановленому над кожухом радіаційної секції, порожнини яких з'єднані між собою димоходом таким чином, що однакові по конструкції, довжині і числу труби конвективного секції глухим кінцем звернені в сторону димової труби, де підтримані в отворах кільцевої перегородки, закріпленої з внутрішньою стінкою верхнього кожуха за межами входу в димову трубу, а з іншого кінця - в отворах днища верхнього кожуха з боку колекторів, причому труби радіаційної секції підтримані в отворах кільцевої перегородки, зафіксованої щодо внутрішньої стінки нижнього кожуха, біля переднього знімного днища, на якому закріплено пальниковий пристрій, а з іншого кінця - в отворах заднього днища кожуха, з боку колекторів. Технічним результатом винаходу є підвищення експлуатаційної надійності і ефективності технологічного нагрівача при розширенні діапазону теплових навантажень, збереження екологічних норм шкідливих викидів у вихідних газах і зниження витрат на розробку і виготовлення нагрівача в цілому.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до пристроїв, призначених для підігріву рідин, газів і їх сумішей в забезпеченні ефективності технологічних процесів, і може бути використано в різних галузях промисловості, наприклад для підігріву природного газу на вході газорозподільних станцій з метою запобігання процесу гідратоутворення.

Відомий воздухоподогреватель (див. А.с. СРСР № 567905, кл. F 24 Н 3/08, Р 23 D 15/04), що містить пальник, кожухотрубний теплообмінник з радіаційної секцією, екранованої щільним пучком теплообмінних труб, равнорасположенних щодо внутрішньої стінки кожуха , димову трубу, колектори входу і виходу нагрівається.

Недоліком відомого пристрою є його низька економічність, пов'язана з недостатнім теплос'ема тільки в одній, радіаційної секції, а й низька надійність і довговічність пристрою в цілому, так як щільність пучка екранних труб при реальній нерівномірності їх нагрівання може викликати значні термічні напруги в стінках труб з подальшим їх прогаром, що тягне за собою необхідність повної заміни теплообмінника.

Відомий технологічний нагрівач (див. Патент РФ № 2140045, кл. F 24 Н 3/00, F 16 L 53/00, 06.07.1998), що містить джерело гріючого середовища, кожухотрубний теплообмінник з радіаційної секцією, екранованої теплообмінними трубами, равнорасположеннимі щодо внутрішньої стінки кожуха, димову трубу, колектори входу і виходу нагрівається середовища, причому при використанні в якості джерела гріючого середовища горілчаного пристрою за радіаційною секцією, що утворює топковий об'єм, розміщена конвективная секція теплообмінних труб, при цьому всі теплообмінні труби являють собою вставлені одна в іншу труби, зовнішні з яких виконані з глухим кінцем, зверненим у бік горілчаного пристрою, а з протилежного кінця, за межами нагрівача робочі порожнини кожної з теплообмінних труб повідомлені знімними патрубками з колекторами входу і виходу нагрівається середовища (прототип).

Виявлені на практиці недоліки відомого нагрівача полягали в наступному: по-перше, обмеження протяжності топкового обсягу за рахунок розміщення в пріосевой зоні внутрішнього конвективного пучка теплообмінних труб не дозволило збільшити теплове навантаження нагрівача, супроводжувану збільшенням дальнобійності факела, що призводило до недогорания паливоповітряної суміші поблизу глухих кінців труб конвективного пучка і збільшення викидів оксиду вуглецю понад допустимі норми, по-друге, довжина труб екранного і конвективного пучків істотно різна, що не дозволяє уніфікувати ці найбільш трудомісткі елементи теплообмінника, що призводить до підвищення витрат на розробку і виготовлення нагрівача в цілому.

Технічним результатом винаходу є підвищення експлуатаційної надійності і ефективності при розширенні діапазону теплових навантажень, збереження екологічних норм шкідливих викидів у вихідних газах і зниження витрат на розробку і виготовлення нагрівача в цілому.

Цей результат досягається в технологічному нагрівачі, що містить джерело гріючого середовища, кожухотрубний теплообмінник з радіаційної секцією, екранованої теплообмінними трубами, равнорасположеннимі щодо внутрішньої стінки кожуха, димову трубу, колектори входу і виходу нагрівається середовища, причому при використанні в якості джерела гріючого середовища горілчаного пристрою за радіаційною секцією, що утворює топковий об'єм, розміщена конвективная секція теплообмінних труб, при цьому всі теплообмінні труби являють собою вставлені одна в іншу труби, зовнішні з яких виконані з глухим кінцем, зверненим у бік горілчаного пристрою, а з протилежного кінця, за межами нагрівача робочі порожнини кожної з теплообмінних труб повідомлені знімними патрубками з колекторами входу і виходу нагрівається середовища, причому відповідно до винаходу труби конвективного секції розміщені в окремому верхньому кожусі, встановленому над кожухом радіаційної секції, порожнини яких з'єднані між собою димоходом таким чином, що однакові по конструкції, довжині і числу труби конвективного секції глухим кінцем звернені в сторону димової труби, де підтримані в отворах кільцевої перегородки, закріпленої з внутрішньою стінкою верхнього кожуха за межами входу в димову трубу, а з іншого кінця - в отворах днища верхнього кожуха з боку колекторів, причому труби радіаційної секції підтримані в отворах кільцевої перегородки, зафіксованої щодо внутрішньої стінки нижнього кожуха, біля переднього знімного днища, на якому закріплено пальниковий пристрій, а з іншого кінця - в отворах заднього днища кожуха, з боку колекторів.

Поставлений технічний результат і досягається тим, що в технологічному нагрівачі в пріосевой частини заднього днища нижнього кожуха, що не тримає трубами, встановлено екран у вигляді конуса, співвісного з кожухом і своєю вершиною зверненого в бік горілчаного пристрою, при цьому протяжність топкового обсягу по осі радіаційної секції , обмеженого з одного кінця пальникових пристроїв, а з іншого - екраном, повинна бути не менше максимальної величини дальнобійності факела горілчаного пристрою.

Поставлений технічний результат і досягається тим, що в технологічному нагрівачі колектор входу нагрівається середовища повідомлений патрубками з внутрішніми трубами теплообмінних труб конвективного секції, а вихід нагрівається середовища з кільцевого зазору, утвореного зовнішньої і внутрішньої трубами кожної теплообмінної труби конвективного секції, повідомлений перепускним патрубком з входом в відповідний кільцевої зазор кожної теплообмінної труби радіаційної секції таким чином, що вихід нагрітої середовища з внутрішніх труб кожної теплообмінної труби радіаційної секції підключений патрубками до колектора виходу.

Поставлений технічний результат і досягається тим, що в технологічному нагрівачі пучок теплообмінних труб радіаційної секції охоплений тонкостінних екраном з жаростійкої стали, передній торець якого по всьому периметру жорстко з'єднаний з кільцевою перегородкою, встановленої поблизу горілчаного пристрою, а задній торець екрану косо зрізаний таким чином, що верхня точка зрізу примикає до димоходу, нижня - до заднього днища нижнього кожуха.

Поставлений технічний результат і досягається тим, що в технологічному нагрівачі кожухи з розміщеними в них теплообмінними трубами радіаційної та конвективної секцій мають ухил, спрямований назустріч руху гріючого середовища, причому еквівалентний діаметр димоходу повинен бути не менше внутрішнього діаметра димової труби.

На кресленні показаний загальний вид технологічного нагрівача у вигляді поздовжнього і поперечного розрізів, а й розріз теплообмінної труби.

Нагрівач містить джерело гріючого середовища, що представляє собою, наприклад, пальниковий пристрій 1, звернене факелом в сторону радіаційної секції 2, екранованої теплообмінними трубами 3, равнорасположеннимі щодо внутрішньої стінки нижнього кожуха 4, виконаного у вигляді горизонтально встановленої циліндричної труби. При цьому в пріосевой частини заднього днища 5 нижнього кожуха 4, що не тримає трубами 3, встановлений екран 6 у вигляді конуса, співвісного з кожухом 4 і своєю вершиною зверненого в бік горілчаного пристрою. Причому протяжність топкового обсягу по осі радіаційної секції, обмеженого з одного кінця пальникових пристроїв, а з іншого - екраном 6, повинна бути не менше максимальної величини дальнобійності факела горілчаного пристрою.

Теплообмінні труби 7 конвективного секції 8 розміщені в окремому, верхньому кожусі 9, встановленому над кожухом 4 радіаційної секції 2, порожнини яких з'єднані між собою димоходом 10 таким чином, що однакові по конструкції, довжині і числу труби конвективного секції глухим кінцем звернені в сторону димової труби 11, де підтримані в отворах кільцевої перегородки 12, закріпленої з внутрішньою стінкою верхнього кожуха 9 за межами входу в димову трубу, а з іншого кінця - в отворах днища 13 верхнього кожуха з боку колекторів 14, 14 'входу і виходу нагрівається середовища відповідно. А труби 3 радіаційної секції 2 підтримані в отворах кільцевої перегородки 15, зафіксованої щодо внутрішньої стінки нижнього кожуха, біля переднього знімного днища 16, на якому закріплено пальниковий пристрій 1, а з іншого кінця - в отворах заднього днища 5, незайнятого екраном 6. Таким чином, всі теплообмінні труби 3 і 7 є вставлені одна в іншу труби, зовнішні 17 з яких виконані з глухим кінцем, зверненим - для радіаційної секції - в сторону горілчаного пристрою, а з протилежного кінця труби обох секцій повідомлені вхідними та вихідними патрубками 18, 18 ', відповідно з колекторами входу і виходу нагрівається середовища. При цьому колектор входу нагрівається середовища повідомлений патрубками 18 з внутрішніми 19 трубами теплообмінних труб конвективного секції, а вихід нагрівається середовища з кільцевого зазору 20, утвореного зовнішньої і внутрішньої трубами кожної теплообмінної труби конвективного секції, повідомлений за допомогою перепускного патрубка 21 з входом до відповідного кільцевої зазор кожної теплообмінної труби радіаційної секції таким чином, що вихід нагрітої середовища з внутрішніх 19 труб кожної теплообмінної труби радіаційної секції підключений патрубками 18 'до колектора 14' виходу. Крім того, пучок труб 3 радіаційної секції 2 охоплений тонкостінних екраном 22 з жаростійкої стали, передній торець якого по всьому периметру жорстко з'єднаний з кільцевою перегородкою 15, а задній торець екрану 22 косо зрізаний таким чином, що верхня точка 23 зрізу примикає до димоходу 10, нижня точка 24 - до заднього днища 5 нижнього кожуха 4. Вважаємо за доцільне, щоб кожухи 5 і 9 мали ухил, спрямований назустріч руху гріючого середовища, причому еквівалентний діаметр димоходу повинен бути не менше внутрішнього діаметра димової труби.

Нагрівач працює наступним чином

Очищений природний газ з магістрального трубопроводу надходить у вхідний колектор 14 по патрубкам 18 у внутрішні труби 19 теплообмінних труб 7 конвективного секції 8. Після розвороту щодо заглушеного кінця труб, рухаючись по кільцевому зазору 20 в напрямку днища 13, газ нагрівається від стінок зовнішніх труб 17, які омиваються гарячим зустрічним потоком продуктів згорання, що рухаються в бік димаря 11. Після виходу за межі днища 13 частково нагрітий в конвективної секції газ по патрубкам 21 перепускается в кільцеві зазори 20 труб 3 радіаційної секції, де, рухаючись в сторону горілчаного пристрою, нагрівається переважно під впливом все зростаючого променистого теплового потоку від факела горілчаного пристрою. Далі, після розвороту щодо заглушеного кінця труб радіаційної секції нагрітий газ за внутрішніми трубами 19 по патрубкам 18 'видаляється в колектор 14'. Таким чином, здійснюється найбільш оптимальна схема руху теплоносіїв (гріє і нагрівається газів), забезпечуючи в широкому діапазоні теплових навантажень ефективність процесу передачі тепла від гріє газу нагрівається і зниження температури "вогневої" стінки зовнішніх труб 17 до прийнятного рівня. На практиці нерідко зустрічається ситуація, коли в пусковий період здачі газорозподільної станції потреба в природному газі знаходиться на мінімальному рівні, наприклад на порядок менше проектного значення. І відповідно, при роботі відомого нагрівача на мінімальному режимі за тепловим навантаженням унаслідок значної температурної нерівномірності гріє газу перед димоходом в районі нижнього ряду теплообмінних труб практично неминуче температура "вогневої" стінки нижніх труб наближається до температури точки роси водяної пари, що містяться в продуктах згоряння, наприклад плюс 60 ° С. що призводить до інтенсивної конденсації водяної пари і, як наслідок, до інтенсивної корозії кожуха теплообмінника, що істотно знижує надійність нагрівача в цілому. У запропонованій конструкції нагрівача за рахунок ухилу кожухів в сторону руху гріючого середовища в разі утворення конденсату у верхній, конвективного секції відбуватиметься стікання конденсату вниз і далі в бік горілчаного пристрою з можливим його повним випаровуванням. Таким чином, запропонована конструктивна схема 2-секційного "двоповерхового" нагрівача забезпечує досягнення головної мети пропонованого винаходу: підвищення експлуатаційної надійності і ефективності при розширенні діапазону теплових навантажень, збереження екологічних норм шкідливих викидів у вихідних газах і зниженні витрат на розробку і виготовлення нагрівача в цілому.

Слід зазначити і, що при однаковій з прототипом сумарною поверхнею теплообміну осьової габарит теплообмінника пропонованого нагрівача практично вдвічі менше відомого.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Технологічний нагрівач, що містить джерело гріючого середовища, кожухотрубний теплообмінник з радіаційної секцією, екранованої теплообмінними трубами, равнорасположеннимі щодо внутрішньої стінки кожуха, димову трубу, колектори входу і виходу нагрівається середовища, причому при використанні в якості джерела гріючого середовища горілчаного пристрою за радіаційною секцією, утворює топковий об'єм, розміщена конвективная секція теплообмінних труб, при цьому всі теплообмінні труби являють собою вставлені одна в іншу труби, зовнішні з яких виконані з глухим кінцем, зверненим у бік горілчаного пристрою, а з протилежного кінця, за межами нагрівача робочі порожнини кожної з теплообмінних труб повідомлені знімними патрубками з колекторами входу і виходу нагрівається середовища, що відрізняється тим, що труби конвективного секції розміщені в окремому верхньому кожусі, встановленому над кожухом радіаційної секції, порожнини яких з'єднані між собою димоходом таким чином, що однакові по конструкції, довжині і числу труби конвективного секції глухим кінцем звернені в сторону димової труби, де підтримані в отворах кільцевої перегородки, закріпленої з внутрішньою стінкою верхнього кожуха за межами входу в димову трубу, а з іншого кінця - в отворах днища верхнього кожуха з боку колекторів, причому труби радіаційної секції підтримані в отворах кільцевої перегородки, зафіксованої щодо внутрішньої стінки нижнього кожуха, біля переднього знімного днища, на якому закріплено пальниковий пристрій, а з іншого кінця - в отворах заднього днища кожуха, з боку колекторів.

2. Нагрівач по п.1, що відрізняється тим, що в пріосевой частини заднього днища нижнього кожуха, що не тримає трубами, встановлено екран у вигляді конуса, співвісного з кожухом і своєю вершиною зверненого в бік горілчаного пристрою, при цьому протяжність топкового обсягу по осі радіаційної секції, обмеженого з одного кінця пальникових пристроїв, а з іншого - екраном, повинна бути не менше максимальної величини дальнобійності факела горілчаного пристрою.

3. Нагрівач по п.1, що відрізняється тим, що колектор входу нагрівається середовища повідомлений патрубками з внутрішніми трубами теплообмінних труб конвективного секції, а вихід нагрівається середовища з кільцевого зазору, утвореного зовнішньої і внутрішньої трубами кожної теплообмінної труби конвективного секції, повідомлений перепускним патрубком з входом до відповідного кільцевої зазор кожної теплообмінної труби радіаційної секції таким чином, що вихід нагрітої середовища з внутрішніх труб кожної теплообмінної труби радіаційної секції підключений патрубками до колектора виходу.

4. Нагрівач по п.1, що відрізняється тим, що пучок теплообмінних труб радіаційної секції охоплений тонкостінних екраном з жаростійкої стали, передній торець якого по всьому периметру жорстко з'єднаний з кільцевою перегородкою, встановленої поблизу горілчаного пристрою, а задній торець екрану косо зрізаний таким чином, що верхня точка зрізу примикає до димоходу, нижня - до заднього днища нижнього кожуха.

5. Нагрівач по п.1, що відрізняється тим, що кожуха з розміщеним в них теплообмінними трубами радіаційної та конвективної секцій мають ухил, спрямований назустріч руху гріючого середовища, причому еквівалентний діаметр димоходу повинен бути не менше внутрішнього діаметра димової труби.

Версія для друку
Дата публікації 25.03.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів