BG62221B1

BG62221B1 - Heating system

Info

Publication number: BG62221B1
Application number: BG99235A
Authority: BG
Inventors: Петър Мишков; Георги Рачев; Станко Цирков; Милко Вълчев; Славчо Дунгьов; Петър Антов
Original assignee: "Мз-Разлог"Оод
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1994-12-02
Publication date: 1999-05-31
Also published as: BG99235A

Abstract

The system produces heat energy for heating of air spaces andfluids for industrial and residential needs. It is ecologicallyclean and effective. The system includes a fuel cell with a torchwith fixed low pressure and heat-exchange ribs in the form oftubular sectors, the interior of the cell being covered byspecific insulation pyroceramic material. The heat-exchange ribsof a transferring element are in checkered position one againnstthe other and are lateral to the energy hot air flow passingthrough in tubes arranged in a manifold.3 claims, 4 figures

Description

Област на техникатаTechnical field

Изобретението се отнася до система за отопление, която ще намери приложение, като екологично чисто и ефективно средство за производство на топлинна енергия за отопление на въздушни пространства и флуиди за промишлени и битови цели.The invention relates to a heating system that will find application as an environmentally friendly and efficient means of producing heat for the heating of air spaces and fluids for industrial and domestic use.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Известна е топловъздушна пещ, състояща се от топлинна камера, вентилаторна уредба и топлообменна камера с разположен в нея топлообменник, включващ горивен елемент с цилиндрична форма и множество топлообменни ребра, разположени по външната повърхност на цилиндричната стена, снабден с горелка и кондензатор, разположен на пътя на топлинния въздушен поток, който се движи срещу горивния елемент, свързан с трансфериращ елемент, обемащ множество от топлообменящия ребра, паралелно разположени на енергийния поток на топлия въздух, преминаващ през него (1) USP 4 718 401 /претенция 1/.A heat-air furnace is known, consisting of a heat chamber, a ventilation system, and a heat exchange chamber with a heat exchanger housed therein, comprising a cylindrical fuel element and a plurality of heat exchange fins disposed on the outer surface of the cylindrical wall, provided with a torch, provided with a torch, of the heat air flow moving against the combustion element connected to a transfer element comprising a plurality of heat exchange fins parallel to the energy flow of hot air passing through h thereof (1) USP 4,718,401 / Claim 1 /.

Недостатък на известната пещ е сложната конструкция на топлообменната камера, водеща до непълното изгаряне на горивото, както и ограничена топлоотдаваща повърхност на топлообменника и топлообменните ребра.A disadvantage of the known furnace is the complex design of the heat exchanger chamber, which leads to incomplete combustion of the fuel, as well as the limited heat transfer surface of the heat exchanger and heat exchange fins.

Известна е топловъздушна пещ, състояща се от топлинна камера кожух, обхващаща вентилаторна уредба и топлообменна камера, изградена от снабден с горелка горивен елемент с цилиндрична форма с множество топлообменни ребра, разположени по външната му повърхност, свързан с кондензатор посредством трансфериращ елемент (1) USP 4 718 401 /претенция 5/.A heat-air furnace is known, consisting of a heat chamber enclosure comprising a ventilation unit and a heat exchange chamber constructed of a burner having a cylindrical shaped fuel element with multiple heat exchange fins disposed on its outer surface, connected to a condenser by a condenser US 4 718 401 (claim 5).

Недостатък на известната пещ е невъзможността конструкцията да бъде използвана за затопляне на друг флуид.A disadvantage of the known furnace is the inability to use the structure to heat another fluid.

Техническа същностTechnical nature

Същността на изобретението се изразява в осъществяване на система за отопление, състояща се от кожух, снабден с вентилаторна уредба и обхващащ топлообменна камера. Топлообменната камера се състои от снабден с го релка горивен елемент с цилиндрична форма с множество топлообменни ребра, разположени по външната му повърхност, свързан с кондензатор посредством трансфериращ елемент. Горелката е с фиксиран нисък напор. Вътрешността на горивния елемент е покрита с изолационен пирокерамичен материал, а топлообменните му ребра са тръбни сектори. Трансфериращият елемент е снабден с тръбен сноп от шахматно разположени една спрямо друга тръби топлообменящи ребра, разположени напречно на въздушния поток, преминаващ през него. Горелката с фиксиран нисък напор е снабдена със запалителен трансформатор, осигуряващ постоянна искра за запалване на горивото.The essence of the invention is to provide a heating system consisting of a casing equipped with a fan system and enclosing a heat exchange chamber. The heat exchanger chamber comprises a cylindrical shaped fuel element with a plurality of heat exchanger ribs arranged on its outer surface, connected to a condenser by a transfer element. The burner is fixed at low head. The interior of the fuel cell is covered with insulating pyro-ceramic material and its heat exchange fins are tubular sections. The transfer element is provided with a tubular bundle of staggered heat exchanger tubes arranged transversely to the air flow through it. The fixed low-pressure burner is fitted with an ignition transformer, providing a constant spark for the ignition of the fuel.

Система за отопление, при която вентилаторната уредба е заменена с хидравлична система. Кожухът, изпълнен с флуид, образува тяло-водна кутия с вградена в него топлообменна камера, а по външната повърхност на горивния елемент спиралообразно е разположен непрекъснат тръбен сектор, изпълнен с флуид.A heating system in which the ventilation system is replaced by a hydraulic system. The fluid-filled casing forms a body-water box with a heat exchanger integrated therein, and a continuous fluid-filled tubular section is arranged on the outer surface of the fuel element.

Предимствата на изобретението се изразяват в следното.The advantages of the invention are expressed in the following.

Предложената система за отопление създава възможност за промишлено производство на отоплителни системи с високи експлоатационни показатели и надеждност и възможност за реализиране на висока икономическа ефективност при използването им.The proposed heating system creates an opportunity for the industrial production of heating systems with high performance and reliability and the opportunity to achieve high economic efficiency in their use.

Конструкцията на системата, предмет на изобретението, определя реализацията на коефициент на полезно действие 95% и висока икономичност на гориво при експлоатация, поради пълното изгаряне на горивото в нея и високия коефициент на топлоотдаване, поради голямата площ на топлообменящите повърхности.The design of the system of the invention determines the realization of a 95% efficiency and high fuel economy during operation due to the complete combustion of the fuel therein and the high heat transfer coefficient due to the large surface area of the heat exchanging surfaces.

Конструкцията на системата, предмет на изобретението, отличаваща се с компактност и функционалност, осигурява простота, безопасност и надеждност при експлоатация.The design of the system of the invention, characterized by its compactness and functionality, ensures simplicity, safety and reliability in operation.

Описание на приложените фигуриDescription of the attached figures

Примерно изпълнение на система за отопление, с което се пояснява конструкцията, е показано на приложените фигури, от които:An exemplary embodiment of a heating system explaining the construction is shown in the accompanying figures, of which:

фигура 1 е разрез с частичен изглед на система за въздушно отопление;Figure 1 is a cross-sectional view of an air heating system;

фигура 2 - аксонометричен изглед на топлообменна камера на система за въздушно отопление;Figure 2 is an axonometric view of a heat exchange chamber of an air heating system;

фигура 3 - разрез с частичен изглед на системата задно отопление;FIG. 3 is a cross-sectional view of a rear heating system; FIG.

фигура 4 - аксонометричен изглед на топлообменната камера на система за водно отопление.Figure 4 is an axonometric view of the heat exchanger chamber of a water heating system.

Примери за изпълнениеExamples of implementation

Първо вариантно изпълнение на системата за отопление предмет на изобретението.First variant embodiment of the heating system of the invention.

Система за въздушно отопление, състояща се от кожух 1, обхващащ топлообменна камера и снабден с вентилаторна уредба (стандартен тип, непоказана на чертежа). Топлообменната камера е изградена от снабден с горелка 2 горивен елемент 3, свързан с кондензатор 4 посредством трансфериращ елемент 5. Трансфериращият елемент 5 е свързан на различни нива по височина едновременно с горивния елемент 3 и вентилаторната уредба и служи за едновременно пренасяне на продуктите на горенето от горивния елемент 3 към кондензатора 4 и на въздушния поток от вентилаторната уредба около горивния елемент 3 към консуматор (неозначен на чертежа). Горелката 2 е с фиксиран нисък напор и е снабдена със запалителен трансформатор (неозначен на чертежа), осигуряващ постоянна искра за запалване на горивото. Вътрешността на горивния елемент 3 е покрита с изолационен пирокерамичен материал 6 със специфични свойства, който изцяло поглъща пламъка и освободената при горенето топлинна енергия и осигурява почти сто процентово изгаряне на впръсканото гориво, тъй като се нагрява до 1600°С. По външната повърхност на горивния елемент 3 са разположени множеството топлообменни ребра 7, представляващи тръбни сектори Блокът от трите взаимно свързани елемента горелка 2 (източник на пламъка и гориво), горивен елемент 3 (източник на топлинна енергия) и топлообменни ребра 7 (излъчватели на топлинна енергия) изпълнява функцията на топлообменник. Трансфериращият елемент 5 е снабден в долния си край с тръбен сноп от шахматно разположени една спрямо друга тръби 8, изпълъняващи функцията на топлообменящи ребра. Тръбите 8, изпълняващи функцията на топлообменящи реб ра, са разположени напречно на въздушния поток, движещ се от вентилаторната уредба към консуматора на топлинна енергия (неозначен на чертежа), преминаващ през трансфериращия елемент 5. /фиг.1 и 2/.Air heating system consisting of a housing 1 enclosing a heat exchanger and provided with a ventilation system (standard type not shown in the drawing). The heat exchange chamber is constructed from a burner 2 equipped with a fuel element 3 connected to a condenser 4 by means of a transfer element 5. The transfer element 5 is connected at different height levels simultaneously with the fuel element 3 and the ventilation system and serves to simultaneously carry the combustion products. the fuel element 3 to the condenser 4 and the air flow from the fan assembly around the fuel element 3 to the consumer (not indicated in the drawing). The burner 2 has a fixed low pressure and is equipped with an ignition transformer (not indicated in the drawing), providing a constant spark for the ignition of the fuel. The interior of the fuel element 3 is coated with insulating pyro-ceramic material 6 with specific properties, which completely absorbs the flame and the heat released during combustion and provides almost one hundred percent combustion of the injected fuel as it is heated to 1600 ° C. On the outer surface of the fuel element 3 are the multiple heat exchange fins 7 representing the tube sectors. The block of the three interconnected burner elements 2 (flame source and fuel), fuel element 3 (heat source) and heat exchange fins 7 (heat emitters) energy) performs the function of a heat exchanger. The transfer element 5 is provided at its lower end with a tube bundle of staggered tubes 8 that perform the function of heat exchanging ribs. The tubes 8, which perform the function of heat exchanger fins, are arranged transversely to the air stream moving from the fan assembly to the heat energy consumer (not shown in the drawing) passing through the transfer element 5. (FIGS. 1 and 2).

Второ вариантно изпълнение на система за отопление предмет на изобретението.A second embodiment of a heating system of the invention.

Системата за водно отопление се състои от кожух 1, изпълнен с флуид, образуващ тяло - водна кутия с вградена топлообменна камера, снабден с хидравлична система (стандартен тип, непоказана на чертежа). Топлообменната камера е изградена от снабден с горелка 2 горивен елемент 3, свързан с кондензатор 4 посредством трансфериращ елемент 5, служещ за пренасяне на продуктите на горенето от горивния елемент 3 към кондензатора 4. Вътрешността на горивния елемент 3 е покрита с изолационен пирокерамичен материал 6 със специфични свойства. По външната повърхност на горивния елемент 3 е разположен спиралообразно изпълнен с флуид непрекъснат тръбен сектор 9, при което навивките му изпълняват функцията на топлообменни ребра на горивния елемент 3. Съвкупността от трите елемента горелка 2 (източник на пламък), горивна елемент 3 (източник на топлинна енергия) и тръбен сектор 9 (акумулатор на топлинна енергия) изпълнява функцията на топообменник. Т рансфериращият елемент 5 е снабден в долния си край с тръбен сноп от шахматно разположени една спрямо друга тръби 8, изпълняващи функцията на топлообменящи ребра. Тръбите 8, изпълняващи функцията на топлообменящи ребра, са разположени напречно на водния поток, изтласкван от хидарвличната система към консуматора на топлинна енергия (неозначен на чертежа), обтичащ последователно външните повърхности на тръбите 8 в долния край на трансфериращия елемент 5, горивния елемент 3 и тръбния сектор 9. Горелката 2 е с фиксиран нисък напор (тип БЕКЕТ/ ВЕКЕТ/) и е снабдена със запалителен трансформатор, осигуряващ постоянна искра за запалване на горивото. /фиг.З и фиг.4/.The water heating system consists of a housing 1 filled with fluid forming a body - a water box with a built-in heat exchanger equipped with a hydraulic system (standard type not shown in the drawing). The heat exchange chamber is constructed from a burner 2 having a fuel element 3 connected to a condenser 4 by means of a transfer element 5 which serves to transfer the combustion products from the fuel element 3 to the condenser 4. The interior of the fuel element 3 is covered with insulating pyro-ceramic material 6 with specific properties. On the outer surface of the fuel element 3 is a fluid-filled continuous tube section 9 arranged in a fluid-filled manner, where its curves perform the function of heat exchange fins of the fuel element 3. The combination of the three elements of the burner 2 (source of flame), fuel element 3 (source of fuel). heat) and tube sector 9 (heat accumulator) performs the function of a heat exchanger. The transfer element 5 is provided at its lower end with a tube bundle of staggered tubes 8 that perform the function of heat exchanging ribs. The tubes 8, which perform the function of heat exchanger fins, are arranged transversely to the water flow, pushed by the hydraulic system to the heat energy consumer (not indicated in the drawing), flowing sequentially to the outer surfaces of the tubes 8 at the lower end of the transfer element 5, the fuel element 3 and 9. The burner 2 is of fixed low head (Becket / Veket) type and is equipped with a ignition transformer providing a constant spark for the ignition of the fuel. (FIG. 3 and FIG. 4).

Приложение на изобретениетоApplication of the invention

Системата за отопление може да бъде използвана като система за въздушно отопление или като система за водно отопление за промишлени или битови цели, както и като система за загряване на различни видове флуиди в лабораторни условия.The heating system can be used as an air heating system or as a water heating system for industrial or domestic purposes, as well as a system for heating various types of fluids in the laboratory.

При въздушната система за отопление работният флуид се загрява по следния начин.With the air heating system, the working fluid is heated as follows.

Вентилаторната уредба (неозначена на чертежа) засмуква въздух от околната среда работен флуид и го нагнетява през трансфериращия елемент 5, напречно на тръбния сноп от шахматно разположените тръби 8, в зоната на долната основа на трансфериращия елемент 5, в посока, противоположна на топлия въздушен поток, получен в резултат на горенето, осъществяващото се в същия момент в горивния елемент 3.The fan assembly (not shown in the drawing) draws in ambient air from the working fluid and forces it through the transfer element 5, transversely to the tube bundle of the staggered tubes 8, in the area of the lower base of the transfer element 5 in a direction opposite to the warm air. resulting from the combustion occurring at the same moment in the fuel element 3.

При осъществяване на горенето в горивния елемент 3 се формира топъл въздушен поток - поток от топли газове, получени в резултат на пълното изгаряне на горивото, впръсквано от горелката 2, разположена в предния край на горивния елемент 3. Топлият въздушен поток, генериран във вътрешността на горивния елемент 3, затопля последователно изолационния пирокерамичен материал 6, цилиндричната стена на горивния елемент 3 и топлообменните ребра 7, като едновременно с това навлиза през задния край на горивния елемент 3 в трансфериращия елемент 5 и се придвижва към кондензатора 4 отгоре-надолу, в посока, противоположна на посоката на движение на всмукания работен флуид от вентилаторната уредба, при което по пътя си към кондензатора 4 затопля вътрешността на шахматно разположените една спрямо друга тръби 8, преминавайки през тях.Upon combustion, a hot air stream is formed in the fuel element 3 - a stream of warm gases resulting from the complete combustion of the fuel injected by the burner 2 located at the front end of the fuel element 3. The warm air flow generated inside fuel element 3, subsequently heats the insulating pyro-ceramic material 6, the cylindrical wall of the fuel element 3 and the heat exchange fins 7, while at the same time entering the rear end of the fuel element 3 into the transfer element 5 and it looks to the condenser 4 from top to bottom in a direction opposite to the direction of movement of the intake working fluid from the ventilation system, whereby on its way to the condenser 4 it warms the inside of the checkered pipes 8, passing through them.

Подаденият в системата през трансфериращия елемент 5 от вентилаторната уредба работен флуид при движението си обтича последователно отдолу-нагоре външните повърхности на шахматно разположените тръби 8, цилиндричната стена на горивния елемент 3 и топлообменните му ребра 7, като се загрява при допира си с тях. При което на различните височинни нива на топлообменната камера се осъществява едновременно топлообмен през значителни топлообменни повърхности между двата формирани противоположни въздушни потока, потока на работния флуид и потока на топлите газове от изгарянето, което в комбинация с реализираното по-пълно топлоотдаване, резултат от бавното преминаване на топлия въздушен поток от горивния елемент 3 през трансфериращия елемент 5 към кондензатора 4 значително повишава коефициента на полезно действие на системата. Бавното движение на топлия въздушен поток е резултат от прилагането на горелката 2 с нисък напор /фиг.1 и 2/.The working fluid supplied to the system through the transfer element 5 of the ventilation system flows in succession from below to the outer surfaces of the checkered pipes 8, the cylindrical wall of the fuel element 3 and its heat exchange fins 7, and warms them in contact with them. In that at different height levels of the heat exchanger a simultaneous heat exchange is carried out through significant heat exchange surfaces between the two opposing air flows, the flow of the working fluid and the flow of hot combustion gases, which, in combination with the more complete heat transfer, results from the complete heat transfer. of the hot air flow from the fuel element 3 through the transfer element 5 to the condenser 4 significantly increases the system efficiency. The slow movement of warm air flow is the result of the application of the low-pressure burner 2 (Figures 1 and 2).

При водната система за отопление работният флуид се загрява по следния начин.With the water heating system, the working fluid is heated as follows.

При осъществяване на горенето в горивния елемент 3 се формира топъл въздушен поток, който по гореописания начин затопля последователно изолационния пирокерамичен материал 6 във вътрешността на горивния елемент 3, цилиндричната му стена, тръбния сектор 9 и движейки се през трансфериращия елемент 5 към кондензатора 4 отгоре-надолу затопля шахматно разположените една спрямо друга тръби 8 и кондензатора 4, през които преминава, при което се извършва топлоотдаване през тези повърхнини към обтичащия ги работен флуид - вода, подаван от хидравличната система и изтласкван напречно на тръбния сноп от шахматно разположените тръби 8 на трансфериращия елемент 5, в посока, противоположна на посоката на движение на топлия въздушен поток. При движението си нагоре водата обтича последователно отдолу-нагоре последователно външните повърхности на шахматно разположените тръби 8 на трансфериращия елемент 5, цилиндричната стена на горивния елемент 3 и тръбния сектор 9, като при допира си с тях се .загрява. В непрекъснатия тръбен сектор 9, чийто навивки изпълняват функцията на топлообменни ребра, се подава чиста вода от друг резервоар (неозначен на чертежа), която се затопля едновременно със затоплянето на работния флуид. Вграждането на непрекъснатия тръбен сектор 9 изцяло в тялото-водна кутия води до равномерно загряване на чистата вода в него, оптимално използване на вече генерираната топлинна енергия и до предотвратяване на аварии в резултата на прегряване /фиг.З/.Upon combustion, a hot air stream is formed in the fuel element 3, which, as described above, sequentially warms the insulating pyro-ceramic material 6 inside the fuel element 3, its cylindrical wall, the tubular sector 9 and moving through the transfer element 5 to the condenser 4 from above. downwards, it staggers the staggered pipes 8 and the condenser 4 through which it passes through, whereby heat is passed through these surfaces to the surrounding working fluid - water supplied by hydraulic a system and urged transversely of the tube bundle from the staggered tubes 8 of the transferring unit 5, in the direction opposite to the direction of movement of the hot air flow. As it moves upwards, the water flows successively from bottom to top in series with the outer surfaces of the chess tubes 8 of the transfer element 5, the cylindrical wall of the fuel element 3 and the pipe sector 9 and, when contacted, is heated. In the continuous pipe sector 9, whose coils perform the function of heat exchange fins, pure water is supplied from another reservoir (not indicated in the drawing), which is heated at the same time as the working fluid is warmed. The incorporation of the continuous pipe section 9 entirely into the body-water box results in a uniform heating of the clean water in it, optimal utilization of the already generated heat energy and the prevention of accidents as a result of overheating (Fig. 3).

Claims

1. A heating system comprising a casing provided with a ventilation system and comprising a heat exchanger chamber comprising a burner having a cylindrical shaped cylindrical fuel element having a plurality of heat exchange fins disposed on its outer surface connected to a condenser by means of a transfer element with the burner (2) being fixed at a low head, the interior of the fuel element (3) is covered with insulating pyro-ceramic material (6), the heat exchanger ribs (8) of the fuel element (3) are tubular, and the transfer the element (5) is provided with a tubular bundle of staggered tubes (8) positioned against each other, heat exchange ribs transverse to the air flow through it.

Heating system according to claim 1, characterized in that the ventilation system is replaced by a hydraulic system, the fluid-filled casing (1) forms a guide box with a heat exchanger integrated therein, and on the outer surface of the fuel element ( 5) a continuous tubular section (9) filled with fluid is arranged in a spiral manner.

Heating system according to Claims 1 and 2, characterized in that the low pressure head burner (8) is provided with a ignition transformer for 10 days providing a constant spark for the ignition of the fuel.