CS203879B1 - Uložení rozviřovacích vložek spalin v žárových trubkách plamencového kotle - Google Patents

Description

Vynálezem je řešeno uložení rozviřovacích vložek spalin v žárových trubkách plamencového kotle s alespoň jedním tahem žárových trubek, při kterém zvýšení koeficientu přestupu tepla je procentálně vyšší než procentuální zvýšení odporu spalin v žárových trubkách.

Problém zvýšení přestupu tepla do ohřívaného média v žárových trubkách plamenco-žárotrubných kotlů nebo výměníků tepla je řešen v podstatě dvojím způsobem. První způsob používá trubek, které mají po délce se zužující průřez tak, aby byla zachována rychlost spalin v souhlasu se snižující se teplotou a dále bývají opatřeny příčnými výstupky, aby se docílilo turbulentního proudění. Používá se trubek s kruhovým průřezem, častěji však trubek oválných.

Druhý způsob používá k docílení zvýšení rychlosti spalin rozviřovacích vložek různých typů. Je známa i kombinace obou způsobů, kdy na začátku je kruhová trubka opatřena rozviřovací vložkou a v druhé polovině je průřez trubky zmenšen na hodnotu odpovídající průměrné rychlosti částečně zchlazených spalin.

Prvním způsobem se dosahuje přizpůsobení rychlosti spalin jejich teplotě technologicky náročným způsobem. Trubky vzhledem ke svému tvaru jsou obtížně čistitelné. Za příč2 nými výstupky, které jsou obyčejně provedeny promáčknutím trubky z obou stran, se shromažďují usazeniny, které snižují celkovou účinnost přestupu tepla.

Druhý způsob splňuje svůj účel, tj. zvýšení přestupu tepla hlavně na úkor enormně zvýšeného odporu kotle nebo výměníku na straně spalin.

Dosud jejich tvary a umístění v trubkách vzhledem k teplotám spalin nebyly optimálně využity Vestavby jsou umísťovány ve směs v celé délce trubek. Odpor, který kladou proudu spalin, není úměrný zvýšení koeficientu přestupu tepla ze spalin do ohřívaného média. Zvýšení koeficientu přestupu tepla o 10 % je podmíněno zvýšením odporu na straně spalin o 15 až 20 přičemž efektivní je % zvýšeni koeficientu přestupu tepla úměrné zvýšení % odporu nebo % odporu nižšímu.

Podstatné snížení uvedených nedostatků je předmětem dále popsaného vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že rozviřovací vložky jsou v prvém tahu žárových trubek umístěny tak, že jejich začátek je v místě, kde teplota spalin činí 600 až 900 °C a jejich konec je ve vzdálenosti od konce žárových trubek rovné 1- až 2násobku světlosti žárové trubky. Přitom šířka rozviřovací vlož203879 ky činí 0,9- až 0,97násobek světlosti žárové trubky.

U plamenco-žárotrubných kotlů s více než jedním tahem žárových trubek je výhodné takové provedení, při kterém v druhém, eventuálně dalším tahu žárových trubek jsou rozviřovací vložky umístěny tak, že jejich začátek je ve vzdálenosti rovné 1- až 2násobku světlosti žárové trubky od jejího začátku a konec v místě, kde teplota spalin je v rozmezí 130 až 190 °C.

Umístění rozviřovacích vložek podle vynálezu zvyšuje účinnost plamenco-žárotrubného kotle nebo výměníku o 1,5 až 2,5 °/o. Tato hodnota je přímo úměrná úspoře paliva daného zařízení a lze ji vztáhnout na snížení odporu spalin působením rozviřovacích vložek. Žárové trubky jsou rovnoměrněji tepelně namáhány a celkové množství tepla předaného ohřívanému médiu je o 15 až 25 procent vyšší. Je možno použít žárových trubek s konstantním kruhovým průřezem, což je výhodné z technologického hlediska. Trubky je možno, po vytažení rozviřovacích vložek, dokonale vyčistit. Použití vložek rovněž snižuje zanášení žárových trubek úsadami vzhledem k rychlejšímu a turbulentnímu proudění spalin.

Umístění rozviřovacích vložek spalin podle vynálezu v plamenco-žárotrubném kotli s vratným plamenem a jedním tahem žárových trubek je znázorněno na přiloženém výkresu. Obr. 1 představuje svislý řez plamenco-žárotrubným kotlem v jeho podélné ose. Obr. 2 znázorňuje příčný řez žárovou trubkou v místě, kde se nalézá rozviřovací vložka.

Plamenec 1 s vratným plamenem je po svém obvodu obklopen věncem žárových trubek 2, umístěných vodorovně mezi předním dnem 3 a zadním dnem 4 vodního prostoru teplovodního kotle 5. Rozviřovací vložka 6 spalin, která má po své délce provedena vyhnutá raménka 7 je v žárové trubce 2 umístěna tak, že její začátek je v místě zhruba 1/4 délky žárové trubky 2 vzdáleném od vstupu spalin, tj. v místě, kde při optimálním výkonu kotle je teplota spalin kolem 800 °C. Konec rozviřovací vložky 6 je situován tak, že je vzdálen od výstupního konce žárové trubky 2 o dvojnásobek světlosti žárové trubky 2. To je ovlivněno požadavkem na usměrnění proudění — a tím snížení odporu — před obratem spalin do komína, respektive do dalšího tahu trubek. Největší šířka D rozviřovací vložky 6 činí 0,95násobek světlosti žárové trubky 2. Při šířce vložky menší než 0,9násobek světlosti žárové trubky by mezera mezi vložkou a vnitřní stěnou trubky nepříznivě ovlivnila proudění spalin a tím i závislost mezi odporem a koeficientem přestupu tepla. Při šířce vyšší než 0,97 násobek světlosti by docházelo k obtížné manipulaci s vložkou při montáži a čištění. Optimální šířka vložky rovněž pozitivně ovlivňuje zanášení trubky na straně spalin.

Spaliny vstupující do žárové trubky 2 z plamence 1 s vratným plamenem mají teplotu cca 900 až 1200 °C a rychlost cca 15 až 35 m/sek. V této oblasti teplot je jakékoliv usměrňování toku spalin zbytečné, a proto pro intenzívní přestup tepla stačí trubka bez rozviřovací vložky. Při poklesu teploty spalin na 800 °C vstupují spaliny do oblasti, kde se v žárové trubce 2 nalézá rozviřovací vložka 6. Jejím působením dojde k usměrnění proudu teplejších spalin ke stěně žárové trubky a změně jejich rychlosti. Koeficient přestupu tepla neklesá úměrně s teplotou a rychlostí spalin a zůstává v důsledku toho zhruba stejný jako v oblasti vyšších teplot a trubka je rovnoměrněji tepelně namáhána. Na konci žárové trubky 2 klesne teplota spalin na cca 190 °C a další zchlazování je již neekonomické. Zbytek délky žárové trubky 2 v délce 2násobku průměru žárové trubky 2 je bez rozviřovací vložky 6. V této části dojde k usměrnění proudu ochlazených spalin a tím ke snížení odporu před obratem spalin do sopouchu.

Pokud je v zařízení uspořádán druhý tah žárových trubek, tj. v případě, že spaliny nejsou na konci prvého tahu žárových trubek 2 dostatečně vychlazeny, je umístění rozviřovacích vložek 6 analogické umístění v prvém tahu, tzn. jejich začátek, z důvodu usměrnění tahu spalin, je ve vzdálenosti dvojnásobku světlosti žárové trubky. V oblasti teplot spalin 130 až 190 °C je jejich další zchlazování již neekonomické, a proto v tomto místě rozviřovací vložka končí.

Předmět vynálezu najde uplatnění hlavně u parních a horkovodních plamenco-žárotrubných kotlů, obzvláště u plamenců s vratným plamenem. Uplatní se však i u spalinových kotlů a výměníků tepla. Své uplatnění najde i u stávajících zařízení, kde mohou být vložky použity tam, kde jsou rezervy ve výkonech vzduchových a spalinových ventilátorů.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT

   1. Uložení rozviřovacích vložek spalin v žárových trubkách plamencového kotle s alespoň jedním tahem žárových trubek nebo výměníku tepla, vyznačující se tím, že rozviřovací vložky (6) jsou v prvém tahu žárových trubek (2) umístěny tak, že jejich začátek je v místě, kde teplota spalin činí 600 až 900 °C a jejich konec ve vzdálenosti od konce žárových trubek (2) rovné 1- až 2násobku světlosti žárové trubky (2), přičemž

   VYNÁLEZU šířka rozviřovací vložky (6) činí 0,9- až 0,97násobek světlosti žárové trubky (2).
2. 2. Uložení rozviřovacích vložek spalin podle bodu 1, vyznačující se tím, že v druhém, případně dalším tahu žárových trubek (2) jsou rozviřovací vložky (6J umístěny tak, že jejich začátek je ve vzdálenosti rovné 1- až 2násobku světlosti žárové trubky (2) od jejího začátku a konec v místě, kde teplota spalin je v rozmezí 130 až 190 °G.