Патент на изобретение №2321810

(54) ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ С ТВЕРДОТОПЛИВНЫМ ГАЗОГЕНЕРАТОРОМ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при разработке теплообменников. Теплообменный аппарат содержит корпус с крышками, решетки, в которых закреплены шашки твердого топлива с центральным каналом, воспламенительное устройство, расположенное в одной из решеток. В гнездах решетки, в которой расположено воспламенительное устройство, выполнены углубления с диаметром, меньшим их наружного диаметра, и глубиной, большей, чем четверть диаметра внутреннего канала, при этом эти углубления соединены выполненными в решетке каналами с полостью, в которой расположен воспламенитель. Использование изобретения позволит обеспечить одновременное воспламенение внутренних и наружных поверхностей твердотопливных шашек с центральным каналом и, соответственно, улучшить эксплуатационные характеристики теплообменного аппарата. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при разработке теплообменников.

Известен теплообменный аппарат (принятый за прототип) по патенту РФ №2190174 от 27.09.2002, содержащий закрепленные в трубных решетках шашки твердого топлива и воспламеняющее устройство, расположенное в одном из днищ.

В подавляющем большинстве случаев (особенно в ракетно-космической технике) применяются шашки цилиндрической формы с центральным каналом (для обеспечения постоянства поверхности горения). Теплообменный аппарат с такими шашками имеет известный недостаток:

– неодновременное воспламенение внутренних и наружных поверхностей шашек, приводящее к нерасчетным режимам работы теплообменного аппарата, ухудшению его эксплуатационных характеристик.

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанного недостатка.

Технический результат достигается тем, что в теплообменном аппарате с твердотопливным газогенератором, содержащем корпус с крышками, решетки, в которых закреплены шашки твердого топлива с центральным каналом, и воспламенительное устройство, расположенное в одной из решеток, в гнездах решетки, в которой расположено воспламенительное устройство, выполнены углубления с диаметром, меньшим их наружного диаметра, и глубиной, большей, чем четверть диаметра внутреннего канала, при этом эти углубления соединены выполненными в решетке каналами с полостью, в которой расположено воспламенительное устройство.

Соединение полости воспламеняющего устройства с внутренней поверхностью трубчатой шашки обеспечивает одновременность задействования всей поверхности шашки.

На чертеже представлена схема трубных решеток, в одной из которых закреплено воспламеняющее устройство 1, цилиндрическая (с центральным каналом) шашка 3. Также в трубной решетке выполнен канал 2, соединяющий полость воспламеняющего устройства 1 с углублением 5 в решетке 4, при этом трубные решетки с шашками расположены в корпусе с крышками 6, в котором расположены трубки 7.

При задействовании воспламеняющего устройства 1 продукты воспламенения омывают наружные поверхности шашек с центральным каналом, а также проходят через каналы 2 в трубной решетке 4 и попадают в углубление 5, что приводит к воспламенению как торцевой поверхности, так и (что наиболее важно) внутренней поверхности шашки. Таким образом достигается практически одновременное воспламенение наружных и внутренних поверхностей шашек с центральным каналом. При воспламенении шашек твердого топлива продукты сгорания этих шашек (среда I) омывают трубки 7, в которых находится теплоноситель (среда II), и отработанные газы выходят через расходные отверстия в корпусе 6.

Для того чтобы шашки удерживались при эксплуатации теплообменного аппарата в осевом направлении диаметр должен быть меньше наружного диаметра шашки, а для уменьшения газодинамического сопротивления воспламеняющей струи площадь входа из углублений во внутреннюю поверхность шашки (F_ВХ) должна быть больше площади поперечного сечения канала в трубчатой шашке (F_КАН), т.е.:

где d – внутренний диаметр канала шашки,

h – глубина углубления.

Использование изобретения позволит обеспечить одновременное воспламенение внутренних и наружных поверхностей твердотопливных шашек с центральным каналом и, соответственно, улучшить эксплуатационные характеристики теплообменного аппарата.

Формула изобретения

Теплообменный аппарат, содержащий корпус с крышками, решетки, в которых закреплены шашки твердого топлива с центральным каналом, воспламенительное устройство, расположенное в одной из решеток, отличающийся тем, что в гнездах решетки, в которой расположено воспламенительное устройство, выполнены углубления с диаметром, меньшим их наружного диаметра, и глубиной, большей четверти диаметра внутреннего канала, при этом эти углубления соединены выполненными в решетке каналами с полостью, в которой расположено воспламенительное устройство.

РИСУНКИ