EA004221B1

EA004221B1 - Heating apparatus

Info

Publication number: EA004221B1
Application number: EA200100466A
Authority: EA
Inventors: Иван Степанович Муштай; Николай Васильевич Бабич
Original assignee: Иван Степанович Муштай; Николай Васильевич Бабич
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2004-02-26
Also published as: UA40109C2; RU2238483C2; EA200100466A3; EA200100466A2

Abstract

1. A heating apparatus, comprising a housing in the form of a water jacket surrounding a furnace and a heat-exchanger arranged in the upper part of the housing and is designed as tubular block with flue ducts in the form of rectangular cross-section tubes provided with turbulators fastened on rods, the ratio of difference between the sum of areas of flue duct's cross-sections of the heat-exchanger and the sum of turbulators areas to the sum of a gas-escape nipple is determined by the formula wherein: S1 is section area of the heat-exchanger gas-escape nipple; n is a number of gas-escape nipples on the heat-exchanger; S2 is turbulator's section area; m is a number of turbulators, S3 is section area of gas-escape nipple. 2. The heating apparatus of claim 1, characterized in that said turbulators are fastened on rod so that the angle between the plate surface and the direction of burning gas flow is 90 degree . 3. The heating apparatus of claim 1, characterized in that the rods fastening said turbulators are arranged in the flue ducts and made removable, said turbulators number from 2 to 12.

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к водонагревательным установкам для систем отопления домов, сооружений и жилых помещений.The invention relates to a power system, and in particular to water heating systems for heating homes, structures and residential premises.

Известен водогрейный котел [1], имеющий топочную камеру, в которую вставлены теплообменные секции, образующие между собой газоходы переменного сечения, коллектор, соединенный с теплообменными секциями, размещенными в нижней части топочной камеры и имеющими в поперечном сечении форму прямоугольных треугольников по краям и равнобедренных треугольников между ними, газоход со стороны выхода конвективных газов имеет форму трапеции, собирающий и раздаточный коллекторы выполнены в виде короба, боковая часть которого является основой теплообменных секций, а сам коллектор подключен параллельно к общей системе котла.A well-known hot water boiler [1], having a combustion chamber, into which heat-exchange sections are inserted, forming gas ducts of variable cross-section, a collector connected to heat-exchange sections located in the lower part of the combustion chamber and having in the cross section the shape of rectangular triangles along the edges and isosceles triangles between them, the duct from the outlet of convective gases has the shape of a trapezoid, the collecting and distributing manifolds are made in the form of a duct, the side of which is the basis of the heat sections, and the collector itself is connected in parallel to the overall boiler system.

Недостатком данного отопительного котла является недостаточная удаленность теплообменных секций от горелки, в связи с чем возникает контакт пламени горелки с секциями теплообменника, что приводит к неполному сгоранию газа и, как следствие, к уменьшению КПД котла и повышенному осаждению продуктов сгорания внутри котла. Конструкция настоящего котла осложняет как изготовление котла, так и его очистку от осадков продуктов сгорания. Кроме того, конструкция данного котла не обеспечивает равномерность температурного градиента в разрезе потока газов за счет того, что теплообменные секции выполнены с различной формой сечения, что также снижает КПД котла.The disadvantage of this heating boiler is the insufficient distance of the heat exchanger sections from the burner, and therefore the burner flame contacts the heat exchanger sections, which leads to incomplete combustion of gas and, as a result, to a decrease in boiler efficiency and increased deposition of combustion products inside the boiler. The design of this boiler complicates both the manufacture of the boiler and its purification from precipitation of combustion products. In addition, the design of this boiler does not ensure the uniformity of the temperature gradient in the context of the gas flow due to the fact that the heat exchange sections are made with different cross-sectional shapes, which also reduces the efficiency of the boiler.

Задачей настоящего изобретения является разработка конструкции обогревательного аппарата, которая позволит увеличить интенсивность теплообмена, снизить температуру отходящих газов, упростить чистку поверхностей от осадков продуктов сгорания, упростить конструкцию и технологию изготовления, уменьшить материалоемкость и увеличить КПД отопительного аппарата.The objective of the present invention is to develop a design of a heating apparatus, which will increase the intensity of heat transfer, reduce the temperature of the exhaust gases, simplify the cleaning of surfaces from the precipitation of combustion products, simplify the design and manufacturing technology, reduce material consumption and increase the efficiency of the heating apparatus.

Поставленная задача решается за счет того, что корпус выполнен в виде водяной рубашки, внутри корпуса размещен теплообменник, удаленный от горелки на расстояние, исключающее его контакт с открытым пламенем, и снабженный газоходами с турбулизаторами воздуха в количестве от 2 до 12, установленными под 90° к потоку газов сгорания и закрепленными на стержнях, свободно расположенных в газоходах, при этом суммарная разница площадей сечений труб теплообменника и турбулизаторов по отношению к площади сечения газоотводного патрубка составляет 1,2-1,6, но не более 1,6.The problem is solved due to the fact that the casing is made in the form of a water jacket, a heat exchanger is placed inside the casing, removed from the burner by a distance that excludes its contact with an open flame, and equipped with gas ducts with air turbulators in an amount of 2 to 12, set at 90 ° to the flow of combustion gases and mounted on rods freely located in the gas ducts, while the total difference in the cross-sectional areas of the tubes of the heat exchanger and turbulators with respect to the cross-sectional area of the gas outlet is 1.2-1, 6, but not more than 1.6.

Техническим результатом изобретения является повышение КПД за счет улучшения сгорания газа и повышение теплосъема в теплообменнике за счет создания турбулентности газового потока.The technical result of the invention is to increase the efficiency by improving the combustion of gas and increasing the heat removal in the heat exchanger due to the creation of turbulence in the gas stream.

Изобретение поясняется следующими чертежами:The invention is illustrated by the following drawings:

фиг. 1 - котел в разрезе (вид сбоку);FIG. 1 - sectional view of the boiler (side view);

фиг. 2 - разрез по А-А (вид сверху).FIG. 2 - section along aa (top view).

Отопительный аппарат содержит цельносварной корпус (1) в виде водяной рубашки, верхняя часть корпуса закрыта съемной крышкой (2). В верхней части корпуса установлен дымоход (3), в нижней части корпуса размещена топка (10) с газовой горелкой (4). Патрубки (5) и (6), соединяющие отопительный аппарат с отопительной системой, размещены соответственно в верхней и нижней частях корпуса. В верхней части корпуса под дымоходом (3) размещен теплообменник, выполненный в виде трубного блока (7), содержащий газоотводящие трубы прямоугольного сечения, внутри которых размещены съемные стержни с установленными на них турбулизаторами (9).The heating apparatus contains an all-welded casing (1) in the form of a water jacket, the upper part of the casing is closed by a removable cover (2). A chimney (3) is installed in the upper part of the housing; a furnace (10) with a gas burner (4) is located in the lower part of the housing. Pipes (5) and (6) connecting the heating apparatus with the heating system are located respectively in the upper and lower parts of the housing. In the upper part of the body under the chimney (3) there is a heat exchanger made in the form of a pipe block (7), containing gas outlet pipes of rectangular cross section, inside of which removable rods are installed with turbulators installed on them (9).

Отопительный аппарат работает следующим образом. Газовое топливо, сгорая в горелке (4), создает тепловую энергию, которая передается теплоносителю как конвективно путем смывания теплоносителя в теплообменнике потоком газов сгорания, так и излучением, действующим на боковые стенки корпуса. Поток газов сгорания, поступающий в трубный блок (7) теплообменника, приобретает турбулентное течение за счет размещенных в трубах турбулизаторов (9).The heating apparatus operates as follows. Gas fuel, burning in the burner (4), creates thermal energy, which is transferred to the heat carrier both convectively by washing off the heat carrier in the heat exchanger with the flow of combustion gases, and radiation acting on the side walls of the housing. The flow of combustion gases entering the pipe block (7) of the heat exchanger acquires a turbulent flow due to the turbulators placed in the pipes (9).

Список литературыList of references

Claims

1. A heating apparatus comprising a casing in the form of a water jacket covering the firebox and a heat exchanger, characterized in that the heat exchanger located in the upper part of the casing is made in the form of a pipe block with flues in the form of rectangular pipes equipped with turbulators fixed to the rods, while the ratio of the difference in the sum of the cross-sectional areas of the flues of the heat exchanger and the sum of the areas of the turbulators to the cross-sectional area of the exhaust pipe is determined by the formula where 8ght is the cross-sectional area of the flux pipe exchanger;

η is the number of gas pipes in the heat exchanger;

8trb - turbulator area;

t is the number of turbulators in the heat exchanger;

8gzp - cross-sectional area of the exhaust pipe.

2. The heating apparatus according to claim 1, characterized in that the turbulators are mounted on the rods so that the angle between the surface of the plates and the direction of flow of the combustion gases is 90 °.

3. The heating apparatus according to claim 1, characterized in that the rods with turbulators are located in the flues and are removable, and the number of turbulators is from 2 to 12.