Теплообменная поверхность

(51) 22 37/10 (2006.01) 22 37/12 (2006.01) 22 37/02 (2006.01) 24 1/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ тем, что опускная поверхность выполнена в виде замкнутой вокруг топки секционированной полости с котловой водой, с внутренним и наружным ограждениями, установлена непосредственно в топке на расстоянии от подъемной поверхности,указанные ограждения выполнены с отражательной способностью на их вогнутости, формой ответной форме теневой части подъемной поверхности,причем внутреннее ограждение опускной поверхности обращено вогнутостью к теневой,выпуклой части подъемной поверхности, наружное ограждение выпуклостью обращено к стене топки и установлено в теплоизоляции, а перемычки секций установлены в зонах выступа ограждений полости в межтрубное пространство подъемной поверхности. Технический результат Снижение тепловых потерь и присосов. Улучшение тепловосприятия опускной поверхностью остатка теплового потока из топки, не воспринятого подъемной поверхностью. Прогрев тыльной зоны труб подъемной поверхности для повышения производительности и кпд котла.(76) Таткеева Галина Галимзяновна Исаев Валерий Львович Исаев Иван Валерьевич Сулейманов Сейдамет Ришадович(57) Изобретение относится к энергетике, а именно к котлостроению. Поставленная задача решается тем, что согласно предполагаемого изобретения,теплообменная поверхность с котловой водой, расположенная в барабанном котлоагрегате с топкой и теплоизоляцией и содержит подъемную теплообменную поверхность в топке и опускную поверхность за стеной топки, образованных рядом параллельных труб, установленных с промежутком между ними по периметру и по высоте топки,подъемная поверхность обращена лицевой частью к центру топки, а теневой частью - к стене топки и установлена в теплоизоляции, характеризующаяся Изобретение относится к энергетике, а именно к котлостроению и может использовано в теплотехнике,в частности в радиаторах автомобилей,радиаторах термоэлектрических холодильников и других теплообменниках. Известна теплообменная поверхность,выполненная в виде трубы с плоскими противоположными стенками, полость которой разделена посредством перегородок на отдельные каналы, и снабженная наружным оребрением в виде параллельных рядов лепестков, плоскость которых расположена под углом к стенке трубы, причем,лепестки, по крайней мере, двух смежных рядов наклонены в противоположные стороны,характеризующаяся тем, что каждый лепесток имеет несимметричную форму, при которой центральная ось, проходящая через середину его основания и вершину, расположена под углом к основанию,причем в смежных рядах центральные оси лепестков наклонены в противоположные стороны относительно плоскости, перпендикулярной стенке трубы. (Смотри Патент на изобретение 2067738. Кл.МПК 28. Опубл. 10.10.1996). Недостаток такой поверхности является то, что такая теплообменная поверхность применима для сухого воздуха, имеет низкую работоспособность лепестков оребрения в условиях котельной воды изза активности коррозионных процессов и высокотермических дымовых газов с пылезолоуносом в условиях топки. Известна поверхность нагрева, содержащая теплообменные трубы, расположенные в ряд и выполненные с диаметрально расположенными плавниками, каждый из которых скреплен с соответствующим плавником смежной трубы,характеризующаяся тем, что плавники смежных труб расположены один относительно другого под углом.(Смотри А.с. СССР 1778441 кл. МПК 22 37/10. Опубл. 30.11.92 г. Бюл. 44). Недостатком такой поверхности является то, что теплообменные трубы необходимо изготавливать из специального профиля по наружной поверхности труб, а теневая поверхность теплообменных труб прогревается недостаточно. Известна конвективная поверхность нагрева,содержащая блок змеевиков (теплообменных труб),выполненных с чередующимися гнутыми и прямыми участками, последние из которых на части своей длины совмещены по длине блока во всех змеевиках, характеризующаяся тем, что она дополнительно содержит проставки, скрепляющие между собой совмещенные части прямых участков,а гнутые участки смежных змеевиков, блока смещены по длине последнего. (Смотри, А.с. СССР 1560897 кл. МПК 22 37/12. Опубл. 30.04.1990 г. Бюл. 16). Недостатком такой конвективной поверхности является то, что используемые в данной конструкции проставки, скрепляющие между собой совмещенные части прямых участков,в значительной степени задерживают прохождение дымовых газов от источника нагрева, а нагрев 2 теплообразующих труб осуществляется только со стороны воздействия дымовых газов, а тыльная сторона теплообразующих труб не участвует в конвективном теплообмене. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является теплообменная поверхность с котловой водой, расположенная в барабанном котлоагрегате с топкой и теплоизоляцией и содержит подъемную теплообменную поверхность в топке (топочный экран) и опускную поверхность за стеной топки,образованных рядом параллельных труб,установленных с промежутком между ними по периметру и по высоте топки, подъемная поверхность обращена лицевой частью к центру топки, а теневой частью - к стене топки и установлена в теплоизоляции.(Смотри принципиальную схему барабанного котлоагрегата в книге М.А.Стырикович, К.Я. Катковская, Е.П. Серов. Парогенераторы электростанций, М.-Л. Энергия, 1966, с.384 с черт., с.11, рис. 1-3 и конструкцию котла БКЗ-75-39-Ф в книге И.И.Павлов, М.Н. Федоров. Котельные установки и тепловые сети. М Стройиздат, 1977. с.301 с ил.,с.124, рис.4-31). Недостатками теплообменной поверхности котлоагрегата являются 1. Тепловые потери из топки через теплоизоляцию подъемной поверхности в топке,передаваемые через стену топки и опускную поверхность к окружающему наружному воздуху,являются необратимыми. 2. Тыльная зона труб подъемной поверхности расположена в теплоизоляции, прогревается только теплопотерями теплового потока, пронизывающего межтрубное пространство параллельного ряда труб,что недостаточно. 3. Теплоизоляция под действием разности температур внутри и снаружи топки трещиновата,обуславливает негативные присосы наружного воздуха внутрь топки, находится под разряжением. Задачей изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а также создание такого решения, которое обеспечило получение следующего технического эффекта 1. Снижение тепловых потерь и присосов. 2. Улучшение тепловосприятия опускной поверхностью остатка теплового потока из топки, не воспринятого подъемной поверхностью. 3. Прогрев тыльной зоны труб подъемной поверхности для повышения производительности и кпд котла. Поставленная задача решается чем, что согласно предполагаемого изобретения,теплообменная поверхность с котловой водой, расположенная в барабанном котлоагрегате с топкой и теплоизоляцией и содержит подъемную теплообменную поверхность в топке и опускную поверхность за стеной топки, образованных рядом параллельных труб, установленных с промежутком между ними по периметру и по высоте топки,подъемная поверхность обращена лицевой частью к центру топки, а теневой частью - к стене топки и установлена в теплоизоляции, характеризующаяся тем, что опускная поверхность выполнена в виде замкнутой вокруг топки секционированной полости с котловой водой, с внутренним и наружным ограждениями, установлена непосредственно в топке па расстоянии от подъемной поверхности,указанные ограждения выполнены с отражательной способностью на их вогнутости, формой ответной форме теневой части подъемной поверхности,причем внутреннее ограждение опускной поверхности обращено вогнутостью к теневой,выпуклой части подъемной поверхности, наружное ограждение выпуклостью обращено к стене топки и установлено в теплоизоляции, а перемычки секций установлены в зонах выступа ограждений полости в межтрубное пространство подъемной поверхности. Снижение присосов воздуха обеспечивает выполнение опускной поверхности в виде замкнутой вокруг топки секционированной полости с котловой водой, с внутренним и наружным ограждениями. Снижение тепловых потерь обеспечивает установка опускной поверхности непосредственно в топке на расстоянии от подъемной поверхности,выполнение ограждений формой ответной форме теневой части подъемной поверхности. Улучшение тепловосприятия опускной поверхностью остатка теплового потока из топки, не воспринятого котельной водой в подъемной поверхности выполняет обращение вогнутости внутреннего ограждения опускной поверхности к выпуклой теневой части подъемной поверхности, а выпуклостью наружного ограждения - к стене топки с установкой в теплоизоляции. Выполнение наружного ограждения опускной поверхности вогнутой формой ответной выпуклой форме внутреннего ограждения опускной поверхности и выпуклой теневой части подъемной поверхности, позволяет отражать от наружного ограждения и аккумулировать в полости опускной поверхности с котельной водой тепловые потоки,прошедшие от центра топки через подъемную поверхность и внутреннее ограждение опускной поверхности. Прогрев тыльной зоны труб подъемной поверхности обеспечивает установление опускной поверхности непосредственно в топке, выполнение ее внутреннего ограждения с отражательной способностью и на расстоянии от подъемной поверхности вогнутой формой ответной выпуклой форме теневой части подъемной поверхности,обращение вогнутого внутреннего ограждения опускной поверхности к выпуклой теневой части подъемной поверхности, обращение выпуклого наружного ограждения к стене топки и установка ее в теплоизоляции повышает производительность и кпд котла. На фигуре изображена теплообменная поверхность, фрагмент поперечного разреза. Теплообменная поверхность содержит трубы 1 с котловой водой 2 подъемной поверхности и полость 3 опускной поверхности, которая замкнута вокруг топки, образована внутренним 4 и наружным 5 ограждениями опускной поверхности имеет проставки 6 в зоне впадин ограждений для секционирования полости и улучшения теплопередачи от внутреннего ограждения котельной воде в опускной полости. Наружное ограждение выпуклостью обращено к стене 7 топки и установлено в теплоизоляции 8. Теплообменная поверхность работает следующим образом. Тепловой поток из центра топки (тепловой поток показан стрелками) нагревает лицевую часть труб подъемной поверхности, проходит в межтрубный промежуток, отражается от внутреннего ограждения 4 опускной поверхности и нагревают выпуклую тыльную часть трубы. За счет теплопередачи,оставшаяся часть тепловой энергии нагревает котельную воду в полости 3, отражается от вогнутого наружного ограждения 5 опускной поверхности, с эффектом кумуляции, благодаря соответствующей форме поверхности этого ограждения, нагревает котельную воду в полости 3. Остаток теплоты на наружной поверхности 5 ограждения, нагревает котельную воду в полости 3 и удерживается теплоизоляцией 8 и стеной 7 топки. В результате, выполнение опускной поверхности в виде замкнутой полости вокруг топки, которая становится газоплотной, устраняются причины появления присосов внешнего воздуха в топку. Установка опускной поверхности непосредственно в топке на расстоянии от подъемной поверхности и выполнение ограждений полости в вогнутой форме,ответной выпуклой форме теневой части подъемной поверхности обеспечивает отражение теплового потока на ее выпуклую, тыльную часть для тепловосприятия, снижает тепловые потери. Известно,что теплообменная поверхность,состоящая из отдельных поверхностей с плоскими параллельными стенками,в сравнении с теплообменной поверхностью, состоящей из ряда параллельных труб,имеет сниженную интенсивность теплообмена и эффективна для создания термического сопротивления тепловому потоку из топки. Поэтому, выполнение опускной поверхности вокруг топки в виде замкнутой полости с котловой водой, с внутренним и наружным ограждениями (с параллельными стенками) в форме,ответной форме теневой части подъемной поверхности снижает тепловые потери. Это обуславливает, для снижения тепловых потерь из топки, использование в опускных поверхностях только секционированной полости с параллельными стенками взамен труб. Установка опускной поверхности непосредственно в топке на расстоянии от подъемной поверхности обуславливает прослойку воздуха,как эффективного теплоизолятора, и как зону отражения тепловых лучей из топки от внутреннего ограждения (от вогнутой поверхности) на теневую зону труб подъемной поверхности (на ее выпуклую поверхность). Установка перемычки между наружным и внутренним ограждениями внутри полости в зонах ее выступа в межтрубное пространство подъемной 3 поверхности, разделяет полость на отдельные секции, улучшает теплоотвод к котельной воде в зоне интенсивного нагрева, устраняет пережог стенки внутреннего ограждения, кроме того секционирование полости повышает ее работоспособность. Обращение внутреннего ограждения опускной поверхности вогнутостью к выпуклости теневой части подъемной поверхности, а выпуклости наружного ограждения опускной поверхности - к стене топки с установкой ее в теплоизоляции, а также соблюдение соответствия вогнутой формы наружного ограждения полости форме выпуклости теневой части подъемной поверхности и выпуклой форме внутреннего ограждения полости позволяет отражать от вогнутых внутреннего и наружного ограждений тепловые потоки к центру топки и внутрь полости с котловой водой, что обеспечивает тепловосприятие того остатка теплового потока из топки, который не воспринят котельной водой подъемной поверхности. Это улучшает тепловосприятие опускной поверхностью остатка теплового потока из топки, не воспринятого подъемной поверхностью и снижает тепловые потери. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Теплообменная поверхность с котловой водой,расположенная в барабанном котлоагрегате с топкой и теплоизоляцией и содержит подъемную теплообменную поверхность в топке и опускную поверхность за стеной топки, образованных рядом параллельных труб, установленных с промежутком между ними по периметру и по высоте топки,подъемная поверхность обращена лицевой частью к центру топки, а теневой частью - к стене топки и установлена в теплоизоляции, отличающаяся тем,что опускная поверхность выполнена в виде замкнутой вокруг топки секционированной полости с котловой водой, с внутренним и наружным ограждениями, установлена непосредственно в топке на расстоянии от подъемной поверхности,указанные ограждения выполнены с отражательной способностью на их вогнутости, формой ответной форме теневой части подъемной поверхности,причем внутреннее ограждение опускной поверхности обращено вогнутостью к теневой,выпуклой части подъемной поверхности, наружное ограждение выпуклостью обращено к стене топки и установлено в теплоизоляции, а перемычки секций установлены в зонах выступа ограждений полости в межтрубное пространство подъемной поверхности.