EA025235B1 - Steam generator primarily for a steam sauna - Google Patents

Steam generator primarily for a steam sauna Download PDF

Info

Publication number
EA025235B1
EA025235B1 EA201400493A EA201400493A EA025235B1 EA 025235 B1 EA025235 B1 EA 025235B1 EA 201400493 A EA201400493 A EA 201400493A EA 201400493 A EA201400493 A EA 201400493A EA 025235 B1 EA025235 B1 EA 025235B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
heat
steam generator
channel
steam
generator according
Prior art date
Application number
EA201400493A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201400493A1 (en
Inventor
Виктор Валентинович МАСЛОВ
Original Assignee
Виктор Валентинович МАСЛОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виктор Валентинович МАСЛОВ filed Critical Виктор Валентинович МАСЛОВ
Publication of EA201400493A1 publication Critical patent/EA201400493A1/en
Publication of EA025235B1 publication Critical patent/EA025235B1/en

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H33/00—Bathing devices for special therapeutic or hygienic purposes
    • A61H33/06—Artificial hot-air or cold-air baths; Steam or gas baths or douches, e.g. sauna or Finnish baths
    • A61H33/063—Heaters specifically designed therefor
    • A61H33/065—Heaters specifically designed therefor with steam generators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H7/00—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release
    • F24H7/02—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid
    • F24H7/04—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid with forced circulation of the transfer fluid
    • F24H7/045—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid with forced circulation of the transfer fluid using fluid fuel
    • F24H7/0466—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid with forced circulation of the transfer fluid using fluid fuel the transfer fluid being water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/10—Fire place
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Abstract

The invention provides a steam generator comprising a housing 1 with a heat exchanger 2 designed to permit the passage of a liquid and vapour phase heat-transfer agents, a means for heating the liquid heat-transfer agent for its transforming into the vapour phase heat-transfer agent comprising a means of fuel combustion with a flue 6, wherein the heat exchanger 2 has an inlet 3 for supplying the liquid heat-transfer agent and an outlet 4 for diverting the vapour phase heat-transfer agent to the object to be heated. The means for heating the liquid heat-transfer agent comprises at least two sealed tanks 10, 11, 12 connected in series downstream the flue gas passage, in each of which a propriate metal-containing heat-storage material 13, 14, 15 in a solid state is arranged. The heat exchanger 2 extends through said tanks 10, 11, 12, wherein the means of fuel combustion with the flue 6 are designed adopted to heat each heat-storage material 13, 14, 15 to the temperature of phase transition from solid to liquid state and its maintaining in the phase transition state. Each tank 10, 11, 12 is equipped with a means for controlling the phase state of appropriate heat-storage material 13, 14, 15, and in the inlet 3 of the heat exchanger 3 a sealed means in provided for supplying the liquid-transfer agent in a quantity to ensure the complete phase transition of the input liquid heat-transfer agent to the vapour phase upon heating with the heat storage material 13, 14, 15, being in said state of the phase transition.

Description

Настоящее изобретение относится к области теплоэнергетики, а более конкретно к парогенератору преимущественно для банного парного помещения.The present invention relates to the field of power engineering, and more specifically to a steam generator mainly for a steam bath room.

Предшествующий уровень техникиPrior art

Широко известна традиционная русская баня, которую оснащают массивной кирпичной печью, имеющей топку, в которой выполнен отсек для размещения камней или чугунных чушек, предназначенных для аккумулирования тепловой энергии (теплоаккумулирующая загрузка). Теплоаккумулирующая загрузка печи служит теплоаккумулятором. Через теплоаккумулятор пропускают горячие дымовые газы от сжигаемых в топке дров. После нагрева, например, камней до высокой температуры, порядка 500600°С, для исключения образования угарных газов из топки печи удаляют несгоревшие угли. После этого возможно использование накопившейся в камнях тепловой энергии для получения пара. Для этого в отсек с камнями порционно подают воду. При попадании воды на разогретые камни происходит быстрое вскипание и испарение воды с образованием перегретого пара. При снижении средней температуры камней приблизительно до 250-300°С пар становится сырым и тяжелым и для дальнейшего использование бани необходимо снова прогревать остывшие камни. Поэтому данная печь называется печью периодического действия, которую нельзя топить в процессе принятия банных процедур. Поскольку такая банная печь наряду с отопительными функциями выполняет функции генерирования порций перегретого пара, то она является парогенератором периодического действия.The traditional Russian bath is widely known, which is equipped with a massive brick oven with a fire chamber, in which a compartment for placing stones or cast-iron ingots designed for storing thermal energy (heat storage load) is made. Heat storage furnace loading serves as a heat accumulator. Hot flue gases from the wood burned in the firebox are passed through the heat accumulator. After heating, for example, stones to a high temperature, of the order of 500,600 ° C, unburned coals are removed from the furnace furnace to prevent the formation of carbon monoxide. After that, it is possible to use the heat energy accumulated in the stones to produce steam. To do this, in the compartment with the stone portion of the water is served. When water enters the heated stones, there is a rapid boiling and evaporation of water with the formation of superheated steam. By reducing the average temperature of the stones to about 250-300 ° C, the steam becomes wet and heavy, and for further use of the bath it is necessary to warm the cooled stones again. Therefore, this furnace is called a batch furnace, which cannot be heated in the process of taking bath procedures. Since such a bath stove along with heating functions performs the functions of generating portions of superheated steam, it is a batch steam generator.

Однако при использовании в банях данного типа указанного парогенератора теплоаккумулирующие камни (теплоаккумуляторы) покрываются сажей и другими продуктами горения, которые при попадании на них воды поступают вместе с образовавшимся паром в парное помещение (нагреваемый объект), что приводит к ухудшению экологии воздуха в парном помещении. В связи с этим бани с такими печами часто называют банями по-черному.However, when used in the baths of this type of the specified steam generator, heat-accumulating stones (heat accumulators) are covered with soot and other combustion products, which, when exposed to water, come with the steam into the steam room (heated object), which leads to environmental degradation in the steam room. In this regard, baths with such stoves are often called black-baths.

Также широко известна русская баня с массивной кирпичной печью, в которой теплоаккумулирующие камни (чугунные чушки) размещают в металлической емкости, что позволяет изолировать их от огня и топочных газов. Камни в металлической емкости служат для получения порций перегретого пара, то есть данная печь также является парогенератором.Also widely known is a Russian bath with a massive brick oven, in which heat-accumulating stones (pig-iron ingots) are placed in a metal container, which allows them to be isolated from fire and flue gases. Stones in a metal container are used to obtain portions of superheated steam, that is, this furnace is also a steam generator.

Данную печь можно топить и во время принятия банных процедур, используя постоянный подогрев теплоаккумулирующих камней. Поэтому такая печь является печью непрерывного действия, при этом баню с такой печью называют баней по-белому. Экология воздуха в таких банях существенно лучше, чем в банях по-черному. Однако в данном варианте конструкции печей теплопередача от огня к камням существенно хуже, что приводит к неэффективному сжиганию дров и значительному увеличению времени подготовки бани для ее использования.This stove can also be heated during bathing procedures, using a constant heating of heat-retaining stones. Therefore, such a furnace is a continuous furnace, and a bath with such a furnace is called a white bath. The ecology of the air in such baths is significantly better than in black baths. However, in this embodiment of the furnace design, the heat transfer from the fire to the stones is significantly worse, which leads to inefficient burning of firewood and a significant increase in the preparation time of the bath for its use.

Самым простым доступным и потому массовым вариантом банной печи с использованием тепловой энергии от сгорания дров или газа являются компактные металлические печи непрерывного действия. Такие печи быстро нагревают банное парное помещение благодаря значительной конвекции воздуха вдоль раскаленных стенок печи. Теплоаккумулирующие камни в данных печах размещают над топкой открыто. Конвекция воздуха через камни незначительна, но разогретые камни отдают энергию посредством инфракрасного излучения.The simplest available and therefore the mass version of the bath stove using thermal energy from the combustion of wood or gas are compact metal furnaces of continuous action. Such furnaces quickly heat the steam bath room due to significant air convection along the heated walls of the furnace. Heat-accumulating stones in these furnaces are placed above the furnace openly. Air convection through the stones is insignificant, but heated stones release energy through infrared radiation.

Однако использование таких печей приводит к ухудшению экологии воздуха банного парного помещения, так как этот воздух, многократно проходя вдоль раскаленных металлических поверхностей печи, становится выгоревшим и мертвым. Особенно вредное воздействие на здоровье пользователей оказывает воздух в парной, в которой обильно используют ароматические масла. Парная с такими печами обязательно должна быть оборудована непрерывной вентиляцией, что приводит к значительным потерям тепла. При этом нагреть камни до температуры порядка 500°С практически невозможно, поскольку при этом парное помещение сильно перегревается (свыше 120°С). Поэтому предельно достижимая температура камней около 200-300°С. Данный тип печей также называется печами непрерывного действия. Парогенератором служит теплоаккумулирующая каменная загрузка печи.However, the use of such furnaces leads to a deterioration in the ecology of the air in the steam bath room, since this air, passing many times along the hot metal surfaces of the furnace, becomes burned out and dead. Especially harmful effect on the health of users has the air in the steam room, which is abundantly used aromatic oils. A steam room with such furnaces must be equipped with continuous ventilation, which leads to significant heat loss. At the same time, it is almost impossible to heat the stones to a temperature of about 500 ° C, since the steam room is overheating (over 120 ° C). Therefore, the maximum attainable temperature of stones is about 200-300 ° C. This type of furnace is also called continuous furnace. The steam generator is a heat storage stone furnace loading.

Все вышеуказанные печи описаны в Интернете на сайте 1Шр://5аипа.\уеЬ-3.ги/51оуе/. где размещена энциклопедическая статья о разных печках для бани, кирпичных и металлических с простыми рисунками-пояснениями.All of the above furnaces are described on the Internet on the website 1Shr: // 5aipa. \ Ue-3.gi / 51ou /. Where is the encyclopedic article about different stoves for baths, brick and metal with simple drawings, explanations.

Общим для всех вышеописанных вариантов конструкций парогенераторов в печах для русской бани является то, что для аккумулирования тепловой энергии используют такое физическое свойство теплоаккумулирующих материалов как теплоемкость камней или чугунных чушек.A common feature of all the above described designs of steam generators in furnaces for a Russian bath is that for the accumulation of thermal energy they use the physical property of heat-accumulating materials such as the heat capacity of stones or cast iron pigs.

В процессе использования указанных бань чугун указанных чушек при температуре выше 400°С и воздействии на него перегретого пара сильно окисляется, а камни от непрерывных термических циклов постепенно разрушаются. Кроме того, камни часто содержат в себе сульфиты, оксалаты, пириты и прочие вредные для пользователей соединения, которые при высокой температуре выгорают и вместе с паром поступают в парное помещение. Оксиды железа и мельчайшие твердые взвешенные частицы каменной пыли также вместе с паром поступают в банное парное помещение, что приводит к значительному ухудшению качества (плохой экологии) воздуха в банном парном помещении и многократному превышению предела допустимой концентрации твердых взвешенных частиц.In the process of using these baths, these pigs at temperatures above 400 ° C and exposure to superheated steam are highly oxidized, and the stones from continuous thermal cycles are gradually destroyed. In addition, stones often contain sulfites, oxalates, pyrites, and other compounds that are harmful to users, which burn out at high temperatures and enter the steam room with steam. Iron oxides and the smallest solid suspended particles of stone dust along with the steam enter the bath room, which leads to a significant deterioration in the quality (poor environment) of the air in the bath room and repeatedly exceed the limit of permissible concentration of solid particles.

- 1 025235- 1 025235

Кроме того, вышеописанные каменно-чугунные тепловые аккумуляторы в данных конструкциях печных парогенераторов недолговечны и служат не более двух лет. Например, в общественных парных Сандуновских бань за один год из 15 т теплоаккумулирующей чугунной загрузки выгорает от 3 до 5 т.In addition, the above-described cast-iron heat accumulators in these designs of furnace steam generators are short-lived and last no more than two years. For example, in public paired Sandunovsky baths for one year from 15 tons of heat-accumulating iron loading fade from 3 to 5 tons.

Негативное влияние невидимых глазом мельчайших твердых взвешенных частиц на здоровье пользователей описано в статье, размещенной в Интернете, например, на сайте 1Шр://\у\у\у.5п35.ги/У/ус511СП1пс-ус511С51уа.1ит1. В этой статье описано, что взвешенные частицы при проникновении в органы дыхания человека приводят к нарушению системы его дыхания и кровообращения. Вдыхаемые твердые частицы влияют как непосредственно на респираторный тракт, так и на другие органы за счет токсического воздействия входящих в состав частиц различных компонентов. Люди с хроническими нарушениями в легких, сердечно-сосудистыми заболеваниями, астмой, частыми простудными заболеваниями, пожилые и дети особенно чувствительны к влиянию мелких взвешенных частиц диаметром менее 10 мкм (РМ10).The negative impact of the smallest suspended particles that are invisible to the eye on users' health is described in an article posted on the Internet, for example, on the site 1Shr: // \ y \ y \ y.5p35.gi / Y / us511SP1ps-us511S51ua.1it1. This article describes that suspended particles when a person penetrates the human respiratory system leads to a violation of his respiratory and circulatory system. Inhaled particulate matter affects both the respiratory tract and other organs directly due to the toxic effects of the constituents of the various components. People with chronic disorders of the lungs, cardiovascular diseases, asthma, frequent colds, the elderly and children are particularly sensitive to the effects of small suspended particles with a diameter of less than 10 microns (PM 10 ).

Известен парогенератор для банного парного помещения (патент РФ № 2076277), имеющий металлический корпус, содержащий теплообменник, представляющий собой полый трубчатый элемент. Теплообменник выполнен с возможностью перемещения в нем жидкого и парообразного теплоносителей. Парогенератор имеет средство нагрева жидкого теплоносителя для его преобразования в парообразный теплоноситель. Средство нагрева жидкого теплоносителя представляет собой емкость с кусковым теплоемким материалом. Парогенератор имеет средство нагрева емкости с кусковым теплоемким материалом (например, каменно-чугунным), которое представляет собой топку печи. При этом полый трубчатый элемент теплообменника имеет входной канал для подачи жидкого теплоносителя и выходной канал для подачи жидкого теплоносителя на теплоемкий материал, который обеспечивает преобразование жидкого теплоносителя в парообразное состояние и его подачу к нагреваемому объекту. При этом теплообменник имеет участок, выполненный в виде змеевика, который расположен на средстве нагрева теплоемкого материала. Емкость с кусковым теплоемким материалом имеет перегородки, выполненные преимущественно из чугуна со смещением и обеспечивающие зигзагообразный проход теплоносителя в парообразном состоянии к нагреваемому объекту. Данная печь с каменно-чугунным парогенератором относится к печам непрерывного действия.A steam generator for a steam room (RF Patent No. 2076277) is known, which has a metal housing containing a heat exchanger, which is a hollow tubular element. The heat exchanger is made with the possibility of moving in it the liquid and vaporous coolants. The steam generator has a means of heating the heat-transfer fluid to convert it into a vapor-heat carrier. The means of heating the heat-transfer fluid is a container with a lump heat capacity material. The steam generator has a means of heating the tank with a lumpy heat-consuming material (for example, stone-iron), which is a furnace furnace. At the same time, the hollow tubular element of the heat exchanger has an inlet channel for supplying the heat-transfer fluid and an outlet passage for supplying the heat-transfer fluid to the heat-conducting material, which ensures the conversion of the heat-transfer fluid into the vapor state and its supply to the heated object. In this case, the heat exchanger has a section, made in the form of a coil, which is located on the means of heating the heat-intensive material. The container with the lumpy heat-carrying material has partitions made mainly of displaced cast iron and providing a zigzag passage of the coolant in the vapor state to the heated object. This stove with a stone-iron steam generator refers to continuous furnaces.

Температура теплоносителя в парообразном состоянии зависит от температуры кускового теплоемкого материала, которая определяется режимом сгорания топлива в топке печи, что не позволяет стабильно получать заданную температуру теплоносителя в парообразном состоянии и требует постоянного контроля режима сгорания топлива. Это доставляет неудобства при использовании данного парогенератора.The temperature of the coolant in the vapor state depends on the temperature of the lumpy heat-conducting material, which is determined by the mode of combustion of fuel in the furnace of the furnace, which does not allow stably to obtain the specified temperature of the coolant in the vapor state and requires constant monitoring of the mode of combustion of fuel. This causes inconvenience when using this steam generator.

Наличие емкости с кусковым теплоемким материалом, изолированной от горячих дымовых газов, не позволяет эффективно использовать тепловую энергию от сгорания топлива для нагрева теплоемкого материала. Средняя температура кускового теплоемкого материала, как правило, не превышает 300350°С, однако при этом металлический корпус разогревается практически до температуры свечения, то есть приблизительно 600-700°С. Это объясняется тем, что при использовании парогенератора данной конструкции невозможна эффективная передача тепла от топочных дымовых газов кусковому теплоемкому материалу. Высокая температура стенок металлического корпуса, в котором размещен кусковой теплоаккумулирующий материал, не позволяет утилизировать тепло дымовых газов ниже температуры стенок, что приводит к низкой эффективности работы печи с данным парогенератором, то есть - к низкому коэффициенту полезного действия.The presence of a container with a lumpy heat capacity material, isolated from hot flue gases, does not make it possible to efficiently use thermal energy from the combustion of fuel to heat the heat capacity material. The average temperature of the lumpy heat-carrying material, as a rule, does not exceed 300350 ° С, however, at the same time, the metal body is heated almost to the luminescence temperature, that is, approximately 600-700 ° C. This is explained by the fact that when using a steam generator of this design, effective transfer of heat from the flue gases to a lumpy heat-intensive material is impossible. The high temperature of the walls of the metal body in which the lumpy heat-accumulating material is placed does not allow utilizing the heat of flue gases below the wall temperature, which leads to low efficiency of the furnace with this steam generator, that is, to low efficiency.

Кроме того, при использовании данного парогенератора получаемый пар загрязнен твердыми взвешенными частицами пыли, образованной от разрушающихся при термических циклах камней, а также оксидами железа, вызванными интенсивной коррозией стальных и чугунных элементов конструкции, контактирующих с высокотемпературным паром. Это приводит к неудовлетворительной экологии воздуха в банном парном помещении, что, как было описано выше, негативно сказывается на состоянии здоровья пользователей, а также приводит к недолговечности конструктивных элементов данного парогенератора.In addition, when using this steam generator, the resulting steam is contaminated with solid suspended dust particles formed from stones that break down during thermal cycles, as well as iron oxides caused by intense corrosion of steel and cast-iron structural elements in contact with high-temperature steam. This leads to unsatisfactory air ecology in the steam bath room, which, as described above, adversely affects the health of users, and also leads to the fragility of the structural elements of this steam generator.

Кроме того, теплообменник данного парогенератора, выполненный в виде полого трубчатого элемента, не герметичен со стороны подачи жидкого теплоносителя. Это не позволяет использовать такой парогенератор для выработки дозированных порций высокотемпературного пара высокого давления для осуществления механической работы, например при использовании этого парогенератора для осуществления вращения привода вала электрогенератора.In addition, the heat exchanger of this steam generator, made in the form of a hollow tubular element, is not sealed on the supply side of the heat-transfer fluid. This does not allow the use of such a steam generator for generating metered portions of high-temperature high-pressure steam for mechanical work, for example, when using this steam generator to effect rotation of the drive of the electric generator.

Раскрытие изобретенияDISCLOSURE OF INVENTION

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания парогенератора преимущественно для банного парного помещения с такими конструктивными особенностями, которые обеспечивают возможность получения экологически чистого теплоносителя в парообразном состоянии со стабильной температурой фазового перехода этого теплоносителя из жидкого состояния в парообразное состояние, не зависящей от режима сгорания топлива, а также обеспечивают возможность наиболее полной передачи тепла от дымовых газов теплоаккумулирующему материалу, устойчивому к количеству термических циклов его использования и выполненному с возможностью аккумулирования тепловой энергии за счетThe basis of the present invention is the task of creating a steam generator mainly for a steam room with such design features that provide the possibility of obtaining an environmentally friendly coolant in the vapor state with a stable phase transition temperature of this coolant from the liquid state to the vapor state that does not depend on the mode of fuel combustion, also provide the possibility of the most complete transfer of heat from flue gases to the heat-accumulating material, oychivomu to the number of thermal cycles of use and adapted to thermal energy storage due to

- 2 025235 использования теплоты фазового перехода.- 2 025235 use of the heat of the phase transition.

Эта задача решена созданием парогенератора преимущественно для банного парного помещения, содержащего корпус, имеющий теплообменник, выполненный с возможностью перемещения в нем жидкого и парообразного теплоносителей, средство нагрева жидкого теплоносителя для его преобразования в парообразный теплоноситель, содержащее средство сжигания топлива, имеющее дымоход, включающий последовательно соединенные канал для выхода горячих дымовых газов, дымовой канал и канал для выхода охлажденных дымовых газов, при этом теплообменник имеет входной канал для подачи жидкого теплоносителя и выходной канал для отвода парообразного теплоносителя в нагреваемый объект, причем согласно изобретению средство нагрева жидкого теплоносителя содержит по меньшей мере две размещенные одна за другой по ходу движения дымовых газов герметичные емкости, в каждой из которых расположен в твердом состоянии соответствующий металлосодержащий теплоаккумулирующий материал, при этом теплообменник проходит через указанные емкости, а средство сжигания топлива с дымоходом выполнены с возможностью нагрева каждого теплоаккумулирующего материала до температуры фазового перехода из твердого состояния в жидкое состояние и его поддержания в состоянии фазового перехода, причем каждая емкость имеет средство контроля фазового состояния соответствующего теплоаккумулирующего материала, а во входном канале теплообменника герметично установлено средство подачи жидкого теплоносителя в количестве, обеспечивающем полный фазовый переход поданного жидкого теплоносителя в парообразное состояние при его нагреве с помощью указанных теплоаккумулирующих материалов, находящихся в указанном состоянии фазового перехода.This task is solved by creating a steam generator primarily for a steam bath room, comprising a housing having a heat exchanger adapted to move liquid and vaporized heat transfer media therein, means for heating the heat transfer liquid to convert it into a vapor heat transfer medium containing fuel combustion means having a chimney incorporating series-connected the channel for the exit of hot flue gases, the flue channel and the channel for the exit of the cooled flue gases, while the heat exchanger has in According to the invention, the means for heating the heat-transfer fluid contains at least two sealed containers placed one after the other in the course of the flue gas flow, each of which has a corresponding solid state in the solid state metal-containing heat storage material, while the heat exchanger passes through these containers, and the means of burning fuel with a chimney is configured to heating each heat-accumulating material up to the temperature of phase transition from solid state to liquid state and maintaining it in phase transition state, each container having a means of controlling the phase state of the corresponding heat-accumulating material, and in the input channel of the heat exchanger the amount of complete heat carrier fluid is installed phase transition of the supplied heat-transfer fluid to the vapor state when it is heated with the help of the specified heat-transfer agents mummy materials in the specified phase transition state.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание парогенератора преимущественно для банного парного помещения, обеспечивающего использование теплоты фазового перехода теплоаккумулирующих материалов, а именно энергии плавления металлов, или их сплавов, или смесей солей щелочных и щелочно-земельных металлов, а также обеспечивающего возможность, в том числе, порционного получения экологически чистого теплоносителя в парообразном состоянии со стабильной температурой фазового перехода этого теплоносителя из жидкого состояния в твердое состояние, не зависящей от режима сгорания топлива, при этом обеспечивающего наиболее полную передачу тепла от топочных газов теплоаккумулирующим материалам, выполненным с возможностью аккумулирования тепловой энергии, устойчивым к количеству термических циклов их использования и выполненным с возможностью аккумулирования тепловой энергии за счет использования теплоты фазового перехода теплоаккумулирующих материалов.The technical result of the invention is the creation of a steam generator mainly for the bath of the steam room, ensuring the use of heat phase transition heat-accumulating materials, namely the melting energy of metals, or their alloys, or mixtures of salts of alkali and alkaline-earth metals, as well as providing the opportunity, including batch production of an environmentally friendly coolant in the vapor state with a stable phase transition temperature of this coolant from a liquid about a state of solid state, independent of the mode of combustion of fuel, while providing the most complete heat transfer from flue gases to heat-accumulating materials, made with the possibility of accumulating thermal energy, resistant to the number of thermal cycles of their use and made with the possibility of accumulating thermal energy through the use heats of phase transition of heat-accumulating materials.

Кроме того, техническим результатом предлагаемого изобретения является создание парогенератора, имеющего простое конструктивное выполнение и обеспечивающего накопление тепловой энергии, поступающей от средства нагрева, возможность получения перегретого пара заданной температуры в количестве, определяемом необходимыми потребностями обогреваемого объекта в тепловой энергии пара, возможность накопления тепловой энергии и возможность получения перегретого пара со стабильно высокой температурой для требуемых нужд в заданное время в необходимом количестве. При этом простое конструктивное выполнение предлагаемого парогенератора обеспечивает его надежную работу и возможность его выполнения мобильным (переносным).In addition, the technical result of the invention is the creation of a steam generator that has a simple structural implementation and ensures the accumulation of thermal energy from the heating means, the possibility of obtaining superheated steam at a given temperature in an amount determined by the necessary needs of the heated object in thermal energy of steam, the possibility of accumulating thermal energy and the possibility of obtaining superheated steam with a consistently high temperature for the required needs at a specified time at required amount. At the same time, a simple constructive implementation of the proposed steam generator ensures its reliable operation and the possibility of its implementation mobile (portable).

Предлагаемое изобретение позволяет многократно повысить долговечность использования парогенератора, полностью исключить его негативное воздействие на экологию воздуха в банном парном помещении, а также значительно (по меньшей мере в три раза) уменьшить вес и объем парогенератора по сравнению с описанным выше компактным чугунно-каменным парогенератором.The present invention allows to repeatedly increase the durability of the steam generator, completely eliminate its negative impact on the ecology of the air in the bath room, as well as significantly (at least three times) reduce the weight and volume of the steam generator compared to the above-described compact cast-stone steam generator.

Все вышеописанное объясняется тем, что использование теплоты фазового перехода теплоаккумулирующих материалов дает возможность нагрева этих материалов до температуры, лежащей в диапазоне между температурами солидус и ликвидус. В промежутке между этими температурами существует так называемый температурный интервал кристаллизации, в котором одновременно сосуществуют твердая и жидкая фазы теплоаккумулирующего материала. При этом по мере преобразования твердых кристаллов теплоаккумулирующего материала в жидкое состояние скачком увеличивается энергия межмолекулярных связей этого материала, и, следовательно, значительно увеличивается его внутренняя энергия. Это обеспечивает накопление тепловой энергии в теплоаккумулирующем материале в результате постепенного изменения его агрегатного состояния в указанном температурном интервале кристаллизации. При этом поддержание этого материала в указанном состоянии фазового перехода обеспечивает возможность использования накопленной внутренней энергии теплоаккумулирующего материала и возможность получения перегретого пара (в том числе его порций) со стабильно высокой температурой для требуемых нужд в заданное время в необходимом количестве. Таким образом, предлагаемый парогенератор выполняет функцию аккумулятора тепловой энергии, который может быть заряжен и использован по мере необходимости в нужном месте в нужное время.All of the above is explained by the fact that the use of the heat of phase transition of heat-accumulating materials makes it possible to heat these materials to a temperature between the solidus and liquidus temperatures. In the interval between these temperatures, there is a so-called crystallization temperature range, in which the solid and liquid phases of the heat-accumulating material coexist simultaneously. At the same time, as the solid crystals of the heat-accumulating material are transformed into a liquid state, the energy of intermolecular bonds of this material increases abruptly, and, consequently, its internal energy increases significantly. This ensures the accumulation of thermal energy in the heat-accumulating material as a result of a gradual change in its state of aggregation in the indicated temperature range of crystallization. While maintaining this material in the specified state of the phase transition provides the possibility of using the accumulated internal energy of the heat-accumulating material and the possibility of obtaining superheated steam (including its portions) with a consistently high temperature for the required needs at a specified time in the required amount. Thus, the proposed steam generator performs the function of a battery of thermal energy that can be charged and used as needed in the right place at the right time.

Предлагаемая конструкция парогенератора с герметичными емкостями для теплоаккумулирующих материалов, находящихся в состоянии фазового перехода из твердого состояния в жидкое состояние, в которой поверхность теплообмена теплоаккумулирующих материалов с дымовыми газами (поверхность для зарядки теплоаккумулятора) изолирована от поверхности теплообмена теплоаккумулирующих материалов с жидким и парообразным теплоносителем (поверхность разрядки теплоаккумулятора), позволяетThe proposed design of a steam generator with hermetic containers for heat-accumulating materials that are in a phase transition from a solid state to a liquid state in which the heat exchange surface of heat-accumulating materials with flue gases (the surface for charging the heat accumulator) is isolated from the heat exchange surface of heat-accumulating materials with a liquid and vapor-like heat carrier (surface heat accumulator discharge), allows

- 3 025235 получать чистый пар даже в процессе топления.- 3 025235 get clean steam even in the heating process.

Кроме того, предлагаемая конструкция позволяет объединить в парогенераторе эффективность банных печей по-черному с экологичностью банных печей по-белому и, тем самым, обеспечить универсальность предлагаемого парогенератора, то есть имеется возможность осуществления при необходимости непрерывного или периодического топления в зависимости от требуемого режима потребления пара.In addition, the proposed design allows you to combine in the steam generator the efficiency of sauna stoves in a black way with environmental friendliness of bath stoves in a white way and, thus, to ensure the versatility of the proposed steam generator, that is, it is possible to perform continuous or periodic heating depending on the required steam consumption mode. .

Использование двух и более емкостей с теплоаккумулирующими материалами в состоянии фазового перехода из твердого состояния в жидкое состояние, размещенных одна за другой по ходу движения горячих дымовых газов, дает возможность использования соответственно двух и более составов теплоаккумулирующих материалов с различной температурой фазового перехода. Это позволяет в разных емкостях накапливать свое высокопотенциальное и низкопотенциальное тепло от дымовых газов и наиболее полно и эффективно использовать тепловую энергию дымовых газов при сгорании топлива при одновременном поддержании режима оптимального горения топлива.The use of two or more tanks with heat-accumulating materials in the phase transition from a solid state to a liquid state, placed one after the other in the direction of the hot flue gases, makes it possible to use respectively two or more heat-accumulating compositions with different phase transition temperatures. This allows in different tanks to accumulate their high-potential and low-potential heat from the flue gases and most fully and effectively use the thermal energy of the flue gases during the combustion of fuel while maintaining the optimum combustion mode of the fuel.

При этом предлагаемое конструктивное выполнение парогенератора обеспечивает возможность порционной подачи жидкого теплоносителя непосредственно во время топления и отвода всего полученного из этой порции парообразного теплоносителя (перегретого пара) внутри теплообменника, проходящего последовательно через емкости с теплоаккумулирующими материалами, навстречу движению дымовых газов, что обеспечивает наиболее эффективное использование запасенной тепловой энергии для получения перегретого пара.In this case, the proposed constructive implementation of the steam generator provides the possibility of batch flow of the liquid coolant directly during heating and removal of all the vaporized coolant (superheated steam) obtained from this batch inside the heat exchanger passing successively through the tanks with heat-accumulating materials, opposite to the movement of flue gases, which ensures the most efficient use stored heat to generate superheated steam.

Для исключения возможности разрушения конструктивных составляющих парогенератора, контактирующих с высокотемпературной эвтектической или близкой к эвтектической смесью металлов целесообразно, чтобы теплоаккумулирующий материал представлял собой металл или эвтектическую смесь металлов, либо близкую к эвтектической смесь металлов, имеющих температуру фазового перехода из твердого состояния в жидкое состояние в диапазоне от 150 до 700°С, при этом корпус каждой емкости выполнен из тугоплавких керамических и/или металлокерамических материалов.To eliminate the possibility of destruction of the structural components of the steam generator in contact with high-temperature eutectic or close to eutectic metal mixture, it is advisable that the heat-accumulating material is metal or eutectic metal mixture, or close to eutectic mixture of metals having a phase transition temperature from solid to liquid state in the range from 150 to 700 ° C, with the case of each container made of refractory ceramic and / or metal-ceramic mat rials.

Для уменьшения стоимости парогенератора желательно, чтобы каждый теплоаккумулирующий материал представлял собой соль щелочных и/или щелочно-земельных металлов или эвтектическую или близкую к эвтектической смесь солей щелочных и/или щелочно-земельных металлов, имеющих температуру фазового перехода из твердого состояния в жидкое состояние в диапазоне от 150 до 700°С, при этом корпус каждой емкости выполнен из нержавеющей коррозионно-стойкой стали.To reduce the cost of the steam generator, it is desirable that each heat-accumulating material is a salt of alkali and / or alkaline-earth metals or a eutectic or close to eutectic mixture of salts of alkali and / or alkaline-earth metals having a phase transition temperature from a solid to a liquid state in the range from 150 to 700 ° C, while the case of each tank is made of stainless corrosion-resistant steel.

Благоприятно, чтобы теплоаккумулирующий материал в твердом состоянии представлял собой монолит. Использование плотного плавящегося теплоаккумулирующего материала, образующего при остывании монолит, в качестве каждого теплоаккумулирующего материала, размещенного в соответствующей емкости парогенератора, позволяет увеличить теплопроводность каждого теплоаккумулирующего материала, за счет чего значительно эффективнее может быть использовано тепло дымовых газов для разогрева этих материалов.It is favorable that the heat-accumulating material in the solid state is a monolith. The use of dense melting heat-accumulating material forming a monolith during cooling as each heat-accumulating material placed in the corresponding capacity of the steam generator allows to increase the thermal conductivity of each heat-accumulating material, due to which the heat of flue gases can be used to heat these materials much more efficiently.

Для обеспечения наиболее эффективного использования тепловой энергии сгорания топлива для нагрева теплоаккумулирующих материалов, размещенных последовательно по ходу движения дымовых газов в соответствующих емкостях, и для получения перегретого пара с высокой температурой и соответственно с высоким давлением предпочтительно, чтобы выходной канал теплообменника был размещен вблизи канала для выхода горячих дымовых газов дымохода, при этом в емкости, размещенной вблизи канала для выхода горячих дымовых газов дымохода, был расположен теплоаккумулирующий материал, температура фазового перехода которого больше температуры фазового перехода теплоаккумулирующего материала, расположенного в следующей за ней емкости, размещенной ближе к входному каналу теплообменника, который размещен ближе к каналу для выхода охлажденных дымовых газов. Это позволяет наиболее полно и эффективно использовать тепловую энергию дымовых газов при сгорании топлива при одновременном поддержании режима оптимального горения топлива.To ensure the most efficient use of thermal energy of combustion of fuel for heating heat-accumulating materials placed successively in the direction of flue gases in the respective tanks, and to produce superheated steam with high temperature and high pressure, it is preferable that the outlet of the heat exchanger is located near the exit channel hot flue gases of the chimney, while in the tank located near the channel for the exit of the hot flue gases of the chimney was located heat storage material, the phase transition temperature is greater than the phase transition temperature of heat-accumulating material disposed in the container following it, located closer to the inlet duct of the heat exchanger, which is disposed closer to the channel for output of cooled flue gases. This allows the most complete and efficient use of thermal energy of flue gases during the combustion of fuel while maintaining the optimal combustion mode of the fuel.

Для обеспечения хорошей и устойчивой тяги и обеспечения стабильных условий оптимального сжигания топлива полезно, чтобы каналы дымохода для выхода горячих дымовых газов и для выхода охлажденных дымовых газов были размещены с противоположных сторон корпуса парогенератора один напротив другого.To ensure good and stable traction and to ensure stable conditions for optimal fuel combustion, it is useful that the flue ducts to exit the hot flue gases and to exit the cooled flue gases are located opposite to the sides of the steam generator housing.

Для уменьшения теплопередачи между емкостями с различными теплоаккумулирующими материалами, имеющими существенно разную температуру фазового перехода и, тем самым, обеспечивающими эффективный отбор тепла от дымовых газов возможно, чтобы указанные емкости в корпусе парогенератора были размещены на расстоянии одна от другой по ходу движения дымовых газов.To reduce heat transfer between tanks with different heat-accumulating materials, which have significantly different phase transition temperatures and, thus, ensure effective heat removal from the flue gases, it is possible that these tanks in the steam generator housing are placed at a distance from one another as the flue gases move.

Для облегчения обтекания емкостей дымовыми газами целесообразно, чтобы указанные емкости в корпусе парогенератора были размещены со сдвигом одна относительно другой в поперечном направлении, а дымовой канал дымохода представлял собой зигзагообразный канал, образованный в корпусе парогенератора между внутренними поверхностями корпуса и наружными поверхностями каждой емкости и сообщенный соответственно с каналом для выхода горячих дымовых газов и с каналом для выхода охлажденных дымовых газов дымохода.To facilitate the flue gas flowing around the tanks, it is advisable that the tanks in the steam generator housing be placed one relative to the other in the transverse direction, and the smoke channel of the chimney is a zigzag channel formed in the steam generator housing between the inner surfaces of the housing and the outer surfaces of each tank and communicated accordingly with a channel for the exit of hot flue gases and a channel for the exit of the cooled flue gases of the chimney.

Для обеспечения возможности управления процессами накопления тепла в теплоаккумулирующих материалах с различной температурой фазового перехода, перераспределения тепловых потоков от ды- 4 025235 мовых газов между этими материалами и поддержания каждого теплоаккумулирующего материала при оптимальной температуре желательно, чтобы дымовой канал дымохода имел прямоточную часть, соединяющую канал для выхода горячих дымовых газов с каналом для выхода охлажденных дымовых газов дымохода, и по меньшей мере два ответвления, каждое из которых огибает соответствующую емкость.To ensure the possibility of managing the processes of heat accumulation in heat-accumulating materials with different phase transition temperatures, the redistribution of heat fluxes from the exhaust gases between these materials and maintaining each heat-accumulating material at the optimum temperature, it is desirable that the flue duct has a direct-flow part connecting the channel for the exit of hot flue gases with a channel for the exit of the cooled flue gases of the chimney, and at least two branches, each of which The appropriate capacity is required.

Для уменьшения теплопередачи между емкостями с различными теплоаккумулирующими материалами, имеющими существенно разную температуру фазового перехода благоприятно, чтобы между соседними емкостями была размещена перегородка, выполненная из теплоизоляционного материала и имеющая отверстие для прохода теплообменника.To reduce heat transfer between tanks with different heat-accumulating materials having substantially different phase transition temperatures, it is favorable that a partition made of thermally insulating material and having an opening for passage of the heat exchanger is placed between adjacent tanks.

Для экономии топлива и ограничения нагрева теплоаккумулирующего материала выше верхней температуры фазового перехода (ликвидус), а также для обеспечения возможности управления процессами накопления тепла в теплоаккумулирующих материалах с различной температурой фазового перехода, перераспределения тепловых потоков от дымовых газов между этими материалами и поддержания каждого теплоаккумулирующего материала при оптимальной температуре предпочтительно, чтобы в дымоходе было размещено средство регулирования тепловой мощности средства сжигания топлива, содержащее дроссельные заслонки, размещенные в дымовом канале вблизи каждой емкости.To save fuel and limit heating of the heat-accumulating material above the upper temperature of the phase transition (liquidus), as well as to enable management of heat accumulation processes in heat-accumulating materials with different temperature of the phase transition, redistribution of heat flows from the flue gases between these materials and maintaining each heat-accumulating material at optimum temperature, it is preferable that a means of regulating the thermal power be placed in the chimney combustion-OPERATION comprising dampers arranged in the exhaust passage adjacent to each container.

В зависимости от функционального использования парогенератора возможно, чтобы средство сжигания топлива представляло собой топку печи и/или газовую горелку.Depending on the functional use of the steam generator, it is possible that the means for burning fuel is a furnace furnace and / or a gas burner.

Для увеличения эффективности передачи тепла от дымовых газов емкостям с теплоаккумулирующими материалами целесообразно, чтобы в каждом ответвлении дымового канала было установлено средство для завихрения потока дымовых газов.In order to increase the efficiency of heat transfer from the flue gases to tanks with heat-accumulating materials, it is advisable that a means for swirling the flue gas flow be installed in each branch of the smoke channel.

Для увеличения скорости преобразования в теплообменнике жидкого теплоносителя в парообразное состояние, увеличения площади поверхности теплообмена и увеличения производительности полезно, чтобы средство подачи теплоносителя в жидком состоянии в теплообменник представляло собой форсунку-инжектор с электромагнитным клапаном.To increase the rate of conversion in the heat exchanger of the liquid coolant to the vapor state, increase the surface area of heat exchange and increase productivity, it is useful that the means for supplying the coolant in the liquid state to the heat exchanger be an injector injector with a solenoid valve.

Для порционного получения экологически чистого парообразного теплоносителя и его использования в банном парном помещении целесообразно, чтобы форсунка-инжектор с электромагнитным клапаном были выполнены с возможностью порционного распыления теплоносителя под давлением в количестве, обеспечивающем полный фазовый переход поданной порции жидкого теплоносителя в парообразное состояние при его нагреве с помощью указанных теплоаккумулирующих материалов, находящихся в указанном состоянии фазового перехода.For batch production of environmentally friendly vaporous coolant and its use in a bathing steam room, it is advisable that the injector-injector with solenoid valve be made with the possibility of batch spraying of the heat carrier under pressure in an amount that provides a complete phase transition of the portion of the liquid heat carrier to a vapor state when it is heated using the indicated heat-accumulating materials that are in the indicated phase transition state.

Для улучшения условий теплопередачи от теплоаккумулирующих материалов жидкому теплоносителю, увеличения скорости преобразования в теплообменнике жидкого теплоносителя в парообразное состояние, увеличения площади поверхности теплообмена и увеличения производительности предпочтительно, чтобы форсунка-инжектор с электромагнитным клапаном были выполнены с возможностью распыления теплоносителя под давлением, а в полости теплообменника была размещена паропроницаемая пористая структура, выполненная из металлосодержащего материала и имеющая объем пор больше объема этого металлосодержащего материала. При этом указанная пористая структура может представлять собой спутанную проволоку и/или мелкие металлические элементы, в том числе шарики и/или ролики подшипников.To improve the heat transfer conditions from heat-accumulating materials to the heat transfer fluid, increase the heat transfer rate in the heat exchanger to the vaporized heat carrier, increase the heat exchange surface area and increase productivity, it is preferable that the injector-injector with a solenoid valve are capable of spraying the heat transfer fluid under pressure, and in the heat exchanger cavity a vapor-permeable porous structure made of metal-containing material was placed having a pore volume larger than the volume of the metal-containing material. In this case, the specified porous structure may be a tangled wire and / or small metal elements, including balls and / or roller bearings.

Желательно, чтобы теплообменник и пористая структура были выполнены из коррозионно-стойкой нержавеющей стали. Это обеспечивает получение пара, не содержащего взвешенных частиц и оксидов железа, что гарантирует долговечность всей конструкции парогенератора.It is desirable that the heat exchanger and porous structure were made of corrosion-resistant stainless steel. This provides steam that does not contain suspended particles and iron oxides, which guarantees the durability of the entire design of the steam generator.

Благоприятно, чтобы средство контроля фазового состояния соответствующего теплоаккумулирующего материала представляло собой датчик температуры, размещенный в соответствующей емкости. Это обеспечивает возможность контроля фазового состояния каждого теплоаккумулирующего материала и поддержания каждого теплоаккумулирующего материала в соответствующем температурном интервале кристаллизации.Favorably, the means for monitoring the phase state of the corresponding heat-accumulating material is a temperature sensor located in the appropriate container. This provides the ability to control the phase state of each heat-accumulating material and maintain each heat-accumulating material in the corresponding temperature range of crystallization.

Для получения порций парообразного теплоносителя требуемой температуры и влажности и его использования в банном парном помещении, а также для одновременной ароматизации парообразного теплоносителя целебными веществами, исключающей их выгорание, возможно, чтобы выходной канал теплообменника был сообщен с нагреваемым объектом посредством паропровода, имеющего отверстие, в котором герметично установлена форсунка-инжектор с электромагнитным клапаном для подачи веществ, выбранных из группы: вода, отвары, настои, ароматические эфирные масла, взятых в отдельности или в сочетании.To obtain portions of the vaporous coolant of the required temperature and humidity and its use in the bath room, as well as for simultaneous aromatization of the vaporous coolant with medicinal substances, eliminating their burnout, it is possible that the output channel of the heat exchanger is communicated with the heated object through a steam line with an opening in which Hermetically installed injector-injector with solenoid valve for supplying substances selected from the group: water, decoctions, infusions, aromatic essential oils weakly taken separately or in combination.

Для уменьшения непроизводительных потерь тепловой энергии и обеспечения эффективности сохранения накопленной тепловой энергии в теплоаккумулирующих материалах полезно, чтобы на наружных поверхностях корпуса парогенератора, канала для выхода горячих дымовых газов дымохода, канала для выхода охлажденных дымовых газов дымохода, выходного канала теплообменника и паропровода для сообщения с нагреваемым объектом был закреплен слой теплоизоляционного материала.To reduce unproductive losses of thermal energy and to ensure the efficiency of conservation of accumulated thermal energy in heat-accumulating materials, it is useful on the outer surfaces of the steam generator housing, the flue duct for hot flue gases, the chimney flue gases exit, the heat exchanger outlet channel and the steam pipe for communication with the heated the object was fixed layer of insulating material.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения обеспечивает возможность, в том числе порционного получения экологически чистого теплоносителя в парообразном состоянии, обеспеченном стабильной температурой фазового перехода теплоаккумулирующего материала из жидкого состояния вThus, the use of the present invention provides the possibility, including batch production of environmentally friendly coolant in the vapor state, provided by the stable phase transition temperature of the heat-accumulating material from the liquid state to

- 5 025235 твердое состояние, не зависящей от режима сгорания топлива, при этом обеспечивающего полную передачу тепла от дымовых газов теплоемкому материалу, выполненному с возможностью аккумулирования тепловой энергии и устойчивому к термическим циклам его использования.- 5 025235 solid state, independent of the mode of combustion of fuel, while ensuring full heat transfer from the flue gases to the heat-intensive material, made with the possibility of accumulation of thermal energy and resistant to thermal cycles of its use.

Кроме того, использование предлагаемого изобретения обеспечивает создание парогенератора, имеющего простое конструктивное выполнение и обеспечивающего накопление тепловой энергии, поступающей от средства нагрева, возможность получения перегретого пара заданной температуры в количестве, определяемом необходимыми потребностями обогреваемого объекта, возможность накопления тепловой энергии и возможность получения перегретого пара со стабильно высокой температурой для требуемых нужд в заданное время в необходимом количестве. Кроме того, простое конструктивное выполнение обеспечивает надежную работу парогенератора, а также его мобильное (переносное) выполнение.In addition, the use of the invention provides the creation of a steam generator having a simple constructive implementation and ensuring the accumulation of thermal energy from the heating means, the possibility of obtaining superheated steam at a given temperature in an amount determined by the necessary needs of the heated object, the possibility of accumulating thermal energy and the possibility of obtaining superheated steam consistently high temperature for the required needs at the specified time in the required quantity. In addition, a simple constructive implementation ensures reliable operation of the steam generator, as well as its mobile (portable) implementation.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Для лучшего понимания изобретения ниже приведен конкретный пример его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:For a better understanding of the invention, a specific example of its implementation is given below with reference to the accompanying drawings, in which:

фиг. 1 схематично изображает парогенератор преимущественно для банного парного помещения, выполненный согласно изобретению, первый вариант конструктивного выполнения, продольный разрез;FIG. 1 schematically depicts a steam generator mainly for a bath double room, made according to the invention, the first embodiment of the structural embodiment, a longitudinal section;

фиг. 2 схематично изображает парогенератор преимущественно для банного парного помещения, выполненный согласно изобретению, второй вариант конструктивного выполнения, продольный разрез.FIG. 2 schematically depicts a steam generator mainly for a steam bath, made according to the invention, the second embodiment of the structural embodiment, a longitudinal section.

Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention

Предлагаемый парогенератор преимущественно для банного парного помещения содержит корпус 1, имеющий теплообменник 2, выполненный с возможностью перемещения в нем жидкого и парообразного теплоносителей (на чертеже не показано) и имеющий входной канал 3 для подачи жидкого теплоносителя в полость теплообменника 2 и выходной канал 4 теплообменника для отвода парообразного теплоносителя в нагреваемый объект (на чертеже не показано).The proposed steam generator mainly for a steam bath room includes a housing 1 having a heat exchanger 2 configured to move liquid and vaporous heat transfer media therein (not shown) and having an inlet channel 3 for supplying a heat transfer liquid to the heat exchanger cavity 2 and the heat exchanger outlet 4 for removal of vaporous coolant in the heated object (not shown).

Предлагаемый парогенератор имеет средство нагрева жидкого теплоносителя для его преобразования в парообразный теплоноситель, которое содержит средство 5 сжигания топлива, которое может представлять собой, например топку печи и/или газовую горелку (на чертеже не показано). Средство 5 сжигания топлива имеет дымоход 6, включающий последовательно соединенные канал 7 для выхода горячих дымовых газов, дымовой канал 8 и канал 9 для выхода охлажденных дымовых газов.The proposed steam generator has a means of heating the heat-transfer fluid to convert it into a vapor-like heat carrier, which contains fuel combustion means 5, which may be, for example, a furnace firebox and / or a gas burner (not shown). The fuel combustion device 5 has a chimney 6 comprising a series-connected channel 7 for the exit of hot flue gases, a flue channel 8 and a channel 9 for the exit of cooled flue gases.

Средство нагрева содержит по меньшей мере две размещенные последовательно одна за другой по ходу движения дымовых газов герметичные емкости.The heating means contains at least two sealed containers placed one after the other in the course of the flue gas movement.

На фиг. 1 изображен вариант конструктивного выполнения предлагаемого изобретения, при котором предлагаемый парогенератор содержит три емкости 10, 11, 12, соответственно нижнюю, среднюю и верхнюю.FIG. 1 shows a design embodiment of the present invention, in which the proposed steam generator contains three tanks 10, 11, 12, respectively, lower, middle and upper.

На фиг. 2 изображен вариант конструктивного выполнения предлагаемого изобретения, при котором предлагаемый парогенератор содержит две емкости 10, 12, соответственно нижнюю и верхнюю.FIG. 2 shows a variant of the constructive implementation of the present invention, in which the proposed steam generator contains two tanks 10, 12, respectively, the lower and upper.

В каждой емкости 10, 11, 12 расположен в твердом состоянии соответствующий теплоаккумулирующий материал 13, 14, 15.In each tank 10, 11, 12 is located in the solid state corresponding heat storage material 13, 14, 15.

Средство 5 сжигания топлива с дымоходом 6 выполнены с возможностью нагрева каждого теплоаккумулирующего материала 13, 14, 15 до температуры фазового перехода из твердого состояния в жидкое состояние и его поддержания в состоянии фазового перехода.The means 5 of fuel combustion with the chimney 6 is made with the possibility of heating each heat-accumulating material 13, 14, 15 to the temperature of the phase transition from a solid state to a liquid state and maintain it in a state of phase transition.

При этом теплообменник 2 проходит через указанные емкости 10, 11, 12, заполненные соответствующими теплоаккумулирующими материалами 13, 14, 15, каждый из которых имеет возможность через стенки теплообменника 2 нагревать теплоноситель до температуры его перехода из жидкого состояния в парообразное состояние.At the same time, the heat exchanger 2 passes through the indicated tanks 10, 11, 12, filled with the corresponding heat-accumulating materials 13, 14, 15, each of which has the ability to heat the coolant through the walls of the heat exchanger 2 to the temperature of its transition from the liquid to the vapor state.

На фиг. 1 изображен вариант выполнения настоящего изобретения, при котором емкости 10, 11, 12 размещены в корпусе 1 парогенератора на расстоянии (Ь) одна от другой по ходу движения дымовых газов и со сдвигом (Н) одна относительно другой в поперечном направлении.FIG. 1 shows an embodiment of the present invention in which the containers 10, 11, 12 are placed in the steam generator housing 1 at a distance (b) from one another in the direction of flue gases and with a shift (H) one relative to the other in the transverse direction.

Расстояние (Ь) и сдвиг (Н) облегчают возможность обтекания каждой емкости 7, 8, 9 дымовыми газами.The distance (b) and shift (H) facilitate the possibility of flue gases flowing around each tank 7, 8, 9.

Каждая емкость 10, 11, 12 имеет средство контроля фазового состояния соответствующего теплоаккумулирующего материала 13, 14, 15, а во входном канале 3 теплообменника 2 герметично установлено средство подачи жидкого теплоносителя в количестве, обеспечивающем полный фазовый переход поданного жидкого теплоносителя в парообразное состояние при его нагреве с помощью указанных теплоаккумулирующих материалов, находящихся в указанном состоянии фазового перехода.Each tank 10, 11, 12 has a means of controlling the phase state of the corresponding heat-accumulating material 13, 14, 15, and in the input channel 3 of the heat exchanger 2 hermetically installed means for supplying a heat-transfer fluid in a quantity that provides a complete phase transition of the supplied heat-transfer fluid to the vapor state when it is heated using the specified heat-accumulating materials in the specified state of the phase transition.

Средство контроля может быть выполнено любой известной конструкции, пригодной для указанной цели. Например, средство контроля может представлять собой датчик 16 температуры, размещенный в соответствующей емкости 10, 11, 12.The control device can be made of any known construction suitable for the specified purpose. For example, the monitoring means may be a temperature sensor 16 placed in a corresponding container 10, 11, 12.

Датчик 16 температуры может быть размещен в массе соответствующего теплоаккумулирующего материала 13, 14, 15 и иметь выводы для подключения к средству фиксирования температуры. При этом каждый датчик 16 должен иметь керамический корпус, исключающий его разрушение от соприкосновения с соответствующим теплоаккумулирующим материалом 13, 14, 15. Или датчик 16 температуры мо- 6 025235 жет быть размещен снаружи каждой емкости 10, 11, 12 (на чертеже не показано).The temperature sensor 16 can be placed in the mass of the corresponding heat-accumulating material 13, 14, 15 and have leads for connection to the temperature fixing means. At the same time, each sensor 16 must have a ceramic body that prevents its destruction from contact with the corresponding heat storage material 13, 14, 15. Or temperature sensor 16 may be placed outside each tank 10, 11, 12 (not shown) .

Средство подачи жидкого теплоносителя может быть выполнено с возможностью регулируемой непрерывной подачи жидкого теплоносителя или с возможностью порционной подачи жидкого теплоносителя. И в том, и в другом случае средство подачи может быть выполнено любой известной конструкции, пригодной для аналогичных целей, и должно быть выполнено с возможностью подачи теплоносителя в количестве, обеспечивающем полный фазовый переход поданного жидкого теплоносителя (в том числе его порции) в парообразное состояние при его нагреве с помощью соответствующих теплоаккумулирующих материалов 13, 14, 15, находящихся в указанном состоянии фазового перехода.The means for supplying a heat-transfer fluid may be made with the possibility of an adjustable continuous supply of a heat-transfer fluid or with the possibility of a portion flow of a heat-transfer fluid. And in fact, and in another case, the means of supply can be made of any known design suitable for similar purposes, and must be configured to supply the coolant in an amount that provides a complete phase transition of the supplied heat-transfer fluid (including its portions) to the vapor state when it is heated using the appropriate heat-accumulating materials 13, 14, 15, which are in the indicated state of phase transition.

Например, средство регулируемой непрерывной подачи жидкого теплоносителя может представлять собой генератор (на чертеже не показан), подсоединенный к распылительной форсунке и позволяющий задавать среднее количество подаваемого жидкого теплоносителя в единицу времени, чтобы автоматически поддерживать заданное давление пара в выходном канале 4 теплообменника 2. Это позволяет использовать настоящее изобретение для привода парового движителя и выработки электроэнергии или для конденсационной системы парового отопления и горячего водоснабжения (на чертеже не показано).For example, the means of controlled continuous supply of a liquid coolant may be a generator (not shown) connected to the spray nozzle and allowing you to set the average amount of liquid coolant delivered per unit time to automatically maintain a predetermined vapor pressure in the output channel 4 of heat exchanger 2. This allows use the present invention to drive a steam propulsion and power generation or for a condensation system of steam heating and hot water equipment (not shown).

Средство порционной подачи жидкого теплоносителя может представлять собой форсункуинжектор 17 с электромагнитным клапаном 18, подключенным к магистрали с жидким теплоносителем, находящимся под давлением (на чертеже не показано). Форсунка-инжектор 17 с электромагнитным клапаном 18 обеспечивает дозированную подачу жидкого теплоносителя для получения необходимых порций перегретого пара. Это позволяет использовать предлагаемое изобретение для порционного заполнения парного помещения экологически чистым паром.Means portion of the flow of the liquid coolant may be a nozzle injector 17 with a solenoid valve 18 connected to the line with a liquid coolant under pressure (not shown). The injector-injector 17 with a solenoid valve 18 provides a metered supply of heat-transfer fluid to obtain the necessary portions of superheated steam. This allows the invention to be used for portion-wise filling of a double room with environmentally friendly steam.

Кроме того, предлагаемый парогенератор может быть выполнен универсальным, что позволяет использовать его и для получения пара в банном парном помещении, и для отопления, и для горячего водоснабжения, и для выработки электроэнергии.In addition, the proposed steam generator can be made universal, which allows it to be used to get steam in the steam bath room, and for heating, and for hot water supply, and for generating electricity.

Возможен вариант выполнения настоящего изобретения, при котором каждый теплоаккумулирующий материал 13, 14, 15 представляет собой металл или эвтектическую или близкую к эвтектической смесь металлов, имеющих температуру фазового перехода из твердого состояния в жидкое состояние в диапазоне от 150 до 700°С, при этом корпус каждой емкости 10, 11, 12 выполнен из тугоплавких керамических и/или металлокерамических материалов.A possible embodiment of the present invention, in which each heat-accumulating material 13, 14, 15 is a metal or a eutectic or close to a eutectic mixture of metals having a phase transition temperature from solid to liquid in the range from 150 to 700 ° C, with the body each tank 10, 11, 12 is made of refractory ceramic and / or metal-ceramic materials.

В другом варианте выполнения настоящего изобретения, более предпочтительного в реализации, каждый теплоаккумулирующий материал 13, 14, 15 представляет собой соль щелочных и/или щелочноземельных металлов или эвтектическую или близкую к эвтектической смесь солей щелочных и/или щелочно-земельных металлов, имеющих температуру фазового перехода из твердого состояния в жидкое состояние в диапазоне от 150 до 700°С, при этом корпус каждой емкости 10, 11, 12 выполнен из коррозионно-стойкой нержавеющей стали.In another embodiment of the present invention, more preferably implemented, each heat-accumulating material 13, 14, 15 is a salt of alkali and / or alkaline earth metals or a eutectic or close to a eutectic mixture of salts of alkali and / or alkaline earth metals having a phase transition temperature from solid to liquid in the range from 150 to 700 ° C, with the case of each tank 10, 11, 12 made of corrosion-resistant stainless steel.

В других вариантах выполнения настоящего изобретения возможны комбинации указанных теплоаккумулирующих материалов и соответственно материалов корпусов указанных емкостей.In other embodiments of the present invention, combinations of these heat-accumulating materials and, accordingly, the materials of the bodies of said containers are possible.

Например, теплоаккумулирующий материал 13, размещенный в нижней емкости 10, может представлять собой сплав металлов алюминия А1 и магния Мд, например сплав МА5, имеющий температуру фазового перехода из твердого состояния в жидкое состояние (солидус-ликвидус) в диапазоне 482-602°С. Выбор металлов А1 и Мд обусловлен тем, что эти металлы имеют по отношению к другим металлам наиболее высокое значение теплоты плавления (энергоемкость фазового перехода), а температура плавления у этих металлов равна 650 и 660°С соответственно. Эвтектический сплав этих металлов имеет температуру плавления более низкую, чем каждый металл в отдельности.For example, the heat storage material 13 placed in the lower container 10 may be an alloy of aluminum metals A1 and magnesium MD, for example an alloy MA5, having a phase transition temperature from solid to liquid (solidus-liquidus) in the range 482-602 ° С. The choice of metals A1 and Md is due to the fact that these metals have the highest heat of fusion with respect to other metals (energy intensity of the phase transition), and the melting temperature of these metals is 650 and 660 ° С, respectively. The eutectic alloy of these metals has a melting point lower than each metal separately.

Указанный выше сплав металлов МА5 имеет температуру плавления (температуру ликвидус) 602°С, то есть это температура, при которой указанная смесь металлов переходит полностью в жидкое состояние. При этом указанная смесь металлов МА5 имеет температуру затвердевания (температуру солидус) 482°С, то есть это такая температура, при которой вещество переходит полностью в твердое состояние. Таким образом, указанный сплав имеет так называемый температурный интервал кристаллизации, равный 120°, в котором одновременно сосуществуют твердая и жидкая фазы.The above metal alloy MA5 has a melting point (liquidus temperature) of 602 ° C, that is, it is the temperature at which the mixture of metals goes completely into the liquid state. At the same time, this mixture of MA5 metals has a solidification temperature (solidus temperature) of 482 ° C, that is, it is such a temperature at which the substance passes completely into a solid state. Thus, this alloy has a so-called crystallization temperature range of 120 °, in which the solid and liquid phases coexist simultaneously.

При этом теплоаккумулирующий материал 15, размещенный в средней емкости 11 или верхней емкости 12, может представлять собой низкотемпературную эвтектическую смесь солей щелочных и щелочно-земельных металлов ЫС1-КС1-С8С1, имеющую температуру фазового перехода из твердого состояния в жидкое состояние 260°С.In this case, the heat-accumulating material 15 placed in the medium tank 11 or the upper tank 12 may be a low-temperature eutectic mixture of alkaline and alkaline-earth metal salts NCl-KCl-C8Cl, having a phase transition temperature from a solid to a liquid state of 260 ° C.

Для эвтектических смесей металлов и солей температуры солидус и ликвидус совпадают, как для однородных металлов. При этом такие составы солей и сплавы металлов обладают минимальной температурой плавления при максимальной теплоте плавления, что позволяет использовать их в качестве энергоемких теплоаккумулирующих материалов.For eutectic mixtures of metals and salts, the solidus and liquidus temperatures coincide, as for homogeneous metals. Moreover, such compositions of salts and metal alloys have a minimum melting point at maximum heat of melting, which allows them to be used as energy-intensive heat-accumulating materials.

Как было указано выше, по мере преобразования твердых кристаллов теплоаккумулирующих материалов в жидкое состояние увеличивается энергия межмолекулярных связей каждого из этих материалов, и, следовательно, увеличивается его внутренняя энергия. Это обеспечивает накопление тепловой энергии в теплоаккумулирующем материале в результате постепенного изменения его агрегатного со- 7 025235 стояния в указанном температурном интервале кристаллизации.As mentioned above, as the solid crystals of heat-accumulating materials are transformed into a liquid state, the energy of intermolecular bonds of each of these materials increases, and, consequently, its internal energy increases. This ensures the accumulation of thermal energy in the heat-accumulating material as a result of a gradual change in its aggregate state in the specified crystallization temperature range.

При этом поддержание этого материала в указанном состоянии фазового перехода обеспечивает возможность накопления и использования накопленной внутренней энергии теплоаккумулирующего материала и возможность получения перегретого пара со стабильно высокой температурой для требуемых нужд в заданное время в заданном месте в необходимом количестве.While maintaining this material in the specified state of the phase transition provides the possibility of accumulation and use of the accumulated internal energy of the heat-accumulating material and the possibility of obtaining superheated steam with a consistently high temperature for the required needs at a specified time in a given place in the required quantity.

Таким образом, предлагаемый парогенератор выполняет функцию аккумулятора тепловой энергии, который может быть заряжен и использован по мере необходимости в нужном месте в нужное время.Thus, the proposed steam generator performs the function of a battery of thermal energy that can be charged and used as needed in the right place at the right time.

Возможен вариант выполнения настоящего изобретения, при котором между двумя соседними емкостями 10, 11, 12 размещена перегородка 19, выполненная из теплоизоляционного материала и имеющая отверстие для прохода теплообменника 2. Это обеспечивает возможность получения перегретого пара высокой температуры одновременно с высокой эффективностью (с высоким коэффициентом полезного действия) отбора тепла от дымовых газов для зарядки теплоаккумулятора (парогенератора).A possible embodiment of the present invention, in which between two adjacent containers 10, 11, 12 is placed a partition wall 19, made of insulating material and having an opening for passage of the heat exchanger 2. This provides the possibility of obtaining superheated high temperature steam at the same time with high efficiency (with high actions) taking heat from flue gases to charge the heat accumulator (steam generator).

Для исключения возможности разрушения конструктивных элементов парогенератора, контактирующих с высокотемпературной смесью металлов, содержащих, например, алюминий (А1), магний (Мд), цинк (Ζη) и тому подобное, корпус каждой емкости 10, 11, 12 может быть выполнен из тугоплавких керамических и/или металлокерамических материалов, например для корпуса каждой емкости 10, 11, 12 могут быть использованы карбидокремниевые или графитсодержащие тигли, покрытые глазурью. Также корпус каждой емкости 10, 11, 12 может быть выполнен из нержавеющей стали с защитным покрытием, например покрытием, содержащим нитрид бора.To eliminate the possibility of destruction of structural elements of the steam generator in contact with a high-temperature mixture of metals containing, for example, aluminum (A1), magnesium (MD), zinc (Ζη) and the like, the body of each tank 10, 11, 12 can be made of refractory ceramic and / or metal-ceramic materials, for example, silicon-carbide or graphite-containing crucibles coated with glaze can be used for the body of each container 10, 11, 12. Also, the body of each container 10, 11, 12 may be made of stainless steel with a protective coating, for example a coating containing boron nitride.

Как было описано выше, в одном из вариантов выполнения настоящего изобретения каждый теплоаккумулирующий материал 13, 14, 15 может представлять собой эвтектическую или близкую к эвтектической смесь солей щелочных и/или щелочно-земельных металлов, имеющих температуру фазового перехода из твердого состояния в жидкое состояние (ликвидус-солидус) в диапазоне 150-700°С.As described above, in one of the embodiments of the present invention, each heat-accumulating material 13, 14, 15 can be a eutectic or close to a eutectic mixture of alkali and / or alkaline earth metal salts having a phase transition temperature from solid to liquid ( liquidus-solidus) in the range of 150-700 ° C.

Например, теплоаккумулирующий материал 13, размещенный в нижней емкости 10 (фиг. 2), может представлять собой эвтектическую смесь солей щелочных металлов Ы2СО3-К2СО3, имеющую температуру фазового перехода из твердого состояния в жидкое состояние 498°С (удельная теплота плавления ΔΗ составляет 324 кДж/кг), или эвтектическую смесь солей щелочно-земельных металлов СаР2-СаС12Са8О4-СаМоО4, имеющую температуру фазового перехода из твердого состояния в жидкое состояние 585°С (АН составляет 485 кДж/кг), или эвтектическую смесь солей щелочных и щелочно-земельных металлов ЫаС1-СаС12, имеющую температуру фазового перехода из твердого состояния в жидкое состояние 580°С.For example, the heat-accumulating material 13 placed in the lower container 10 (Fig. 2) may be a eutectic mixture of alkali metal salts Ы 2 CO 3 -K 2 CO 3 , having a phase transition temperature from a solid to a liquid state of 498 ° С (specific the heat of fusion ΔΗ is 324 kJ / kg), or a eutectic mixture of alkaline-earth metal salts CaP 2 -CaC1 2 Ca8O 4 -CaMoO 4 having a phase transition temperature from solid to liquid 585 ° С (AN is 485 kJ / kg) , or a eutectic mixture of alkali and alkali salts metal-GROUND YaS1 SaS1-2 having a phase transition temperature from the solid state to the liquid state of 580 ° C.

При этом теплоаккумулирующий материал 14, размещенный в верхней емкости 11, может представлять собой низкотемпературную эвтектическую смесь солей щелочных и щелочно-земельных металлов ЫС1-КС1-С8С1, имеющую температуру фазового перехода из твердого состояния в жидкое состояние 260°С, или эвтектическую смесь солей щелочных и щелочно-земельных металлов ЫС1-ЫМО3-НаС1-КС1δτ(ΝΌ3)2, имеющую температуру фазового перехода из твердого состояния в жидкое состояние 140°С.At the same time, the heat-accumulating material 14 placed in the upper container 11 can be a low-temperature eutectic mixture of alkali and alkaline-earth metal salts IC1-KC1-C8C1 having a phase transition temperature from a solid to a liquid state of 260 ° C, or a eutectic mixture of alkaline salts and alkaline-earth metals СС1-ЫМО 3 -НаС1-КС1δτ ( 3 ) 2 , having a phase transition temperature from a solid state to a liquid state of 140 ° C.

Эти смеси солей являются не очень агрессивными, в связи с чем для уменьшения стоимости парогенератора корпус 1 парогенератора, теплообменник 2 и емкости 10, 11 могут быть выполнены из нержавеющей стали.These mixtures of salts are not very aggressive, and therefore, to reduce the cost of the steam generator, the steam generator housing 1, heat exchanger 2 and tanks 10, 11 can be made of stainless steel.

Указанные сочетания компонентов в смесях солей обладают достаточно хорошими показателями удельной теплоты плавления ΔΗ, что является важной характеристикой теплоаккумулирующих материалов, свидетельствующей об их высокой энергоемкости.These combinations of components in mixtures of salts have rather good indicators of specific heat of fusion ΔΗ, which is an important characteristic of heat-accumulating materials, indicating their high energy intensity.

Выбранный диапазон температур от 150 до 700°С для температуры фазового перехода указанных теплоаккумулирующих материалов из твердого состояния в жидкое состояние обеспечивает наиболее оптимальное использование тепловой энергии дымовых газов топки печи при сжигании углеводородного топлива, то есть высокий коэффициент полезного действия печей.The selected temperature range from 150 to 700 ° C for the temperature of the phase transition of these heat-accumulating materials from solid to liquid state ensures the most optimal use of the thermal energy of the flue gases of the furnace furnace when burning hydrocarbon fuels, that is, high efficiency of the furnaces.

При этом, если температура фазового перехода выбранного теплоаккумулирующего металла, сплава, соли или смеси солей менее 150°С, то значительно ухудшаются условия теплопередачи в теплообменнике 2 от теплоаккумулирующего материала жидкому теплоносителю и уменьшается тяга в печи.In this case, if the temperature of the phase transition of the selected heat-accumulating metal, alloy, salt or mixture of salts is less than 150 ° C, then the heat transfer conditions in the heat exchanger 2 from the heat-accumulating material to the heat transfer fluid deteriorate significantly and the furnace thrust decreases.

Если температура фазового перехода выбранного теплоаккумулирующего металла, сплава, солей или смеси солей более 700°С, то ухудшается стойкость нержавеющей стали, из которого выполнены элементы устройства, контактирующие с теплоаккумулирующими материалами, ухудшается передача тепла от дымовых газов к высокотемпературному теплоаккумулирующему материалу, увеличиваются тепловые потери и соответственно требуется усиленная теплоизоляция корпуса парогенератора, что увеличивает стоимость парогенератора в целом.If the phase transition temperature of the selected heat-accumulating metal, alloy, salt or mixture of salts is more than 700 ° C, the resistance of stainless steel from which the device elements are made in contact with heat-accumulating materials deteriorates, heat transfer from the flue gases to the high-temperature heat-accumulating material deteriorates and accordingly, enhanced thermal insulation of the steam generator housing is required, which increases the cost of the steam generator as a whole.

Количество емкостей с теплоаккумулирующими материалами определяется в каждом конкретном случае назначением парогенератора, его мощностью и режимом его эксплуатации, а также экономической целесообразностью усложнения конструкции парогенератора в целом. Так например, для парогенератора с тремя емкостями с различными теплоаккумулирующими материалами могут быть выбраны температуры фазового перехода для каждого из материалов соответственно в трех диапазонах: 550700°С; 350-450°С; 150-300°С. При этом могут быть и другие варианты выполнения настоящего изобре- 8 025235 тения, при которых может быть большее количество емкостей и/или могут быть использованы другие теплоаккумулирующие материалы.The number of tanks with heat-accumulating materials is determined in each case by the appointment of the steam generator, its capacity and mode of its operation, as well as the economic feasibility of complicating the design of the steam generator as a whole. For example, for a steam generator with three tanks with different heat-accumulating materials, the phase transition temperatures for each of the materials can be selected in three ranges: 550700 ° С; 350-450 ° C; 150-300 ° C. In this case there may be other embodiments of the present invention, in which there may be a greater number of containers and / or other heat-accumulating materials can be used.

Наиболее эффективным вариантом выполнения настоящего изобретения для наилучшего использования теплоты дымовых газов средства 5 сжигания топлива является вариант, при котором выходной канал 4 теплообменника 2 размещен вблизи канала 7 для выхода горячих дымовых газов дымохода 6, при этом в нижней емкости 10, размещенной вблизи канала 7 для выхода горячих дымовых газов дымохода 6, расположен теплоаккумулирующий материал 13, температура фазового перехода которого больше температуры фазового перехода теплоаккумулирующего материала 14, расположенного в следующей за ней емкости 11, размещенной ближе к входному каналу 3 теплообменника 2, который размещен ближе к каналу 9 для выхода охлажденных дымовых газов.The most effective way to perform the present invention for the best use of the heat of flue gases of the fuel burning means 5 is that the output channel 4 of the heat exchanger 2 is located near the channel 7 for the hot flue gases of the chimney 6, while in the lower tank 10 located near the channel 7 for the exit of the hot flue gases of the chimney 6, the heat-accumulating material 13 is located, the phase transition temperature of which is higher than the temperature of the phase transition of the heat-accumulating material 14, located ennogo following it in the container 11, located closer to the inlet duct 3 of the heat exchanger 2, which is situated closer to the outlet channel 9 for cooled flue gases.

Теплоаккумулирующий материал 13 (фиг. 2), размещенный в нижней емкости 10, прогревается высокотемпературными дымовыми газами, непосредственно поступающими от топки 5 печи, а теплоаккумулирующий материал 14, размещенный в следующей за ней емкости 11, прогревается уже остывшими дымовыми газами, поэтому температура фазового перехода теплоаккумулирующего материала 14 должна быть выбрана ниже температуры фазового перехода теплоаккумулирующего материала 13.Heat-accumulating material 13 (Fig. 2) placed in the lower tank 10 is heated by high-temperature flue gases directly coming from the furnace 5 of the furnace, and heat-accumulating material 14 placed in the next 11 container is heated by already cooled smoke gases, therefore the phase transition temperature heat-accumulating material 14 should be selected below the phase transition temperature of heat-accumulating material 13.

При инжекции (впрыске) в теплообменник 2 жидкого теплоносителя происходит его нагрев и испарение в зоне расположения емкости 11с меньшей температурой фазового перехода размещенного в ней теплоаккумулирующего материала 14, а затем расширяющийся пар движется в теплообменнике 2 через зону расположения нижней емкости 10 с более высокой температурой фазового перехода размещенного в ней теплоаккумулирующего материала 13, где происходит перегрев пара до высокой температуры.During injection (injection) into the heat exchanger 2 of the heat-transfer fluid, it is heated and evaporated in the zone of the tank 11 with a lower phase transition temperature of the heat-accumulating material 14 placed in it, and then the expanding steam moves in the heat exchanger 2 through the zone of the bottom tank 10 with a higher phase temperature the transition is placed in her heat-accumulating material 13, where steam overheats to a high temperature.

Аналогичные утверждения касаются трех и более емкостей с соответствующими теплоаккумулирующими материалами.Similar statements apply to three or more containers with appropriate heat storage materials.

Таким образом, наличие по меньшей мере двух емкостей с теплоаккумулирующими материалами, имеющими различную температуру фазового перехода, и их взаимное расположение по ходу движения горячих дымовых газов совместно с направлением впрыска жидкого теплоносителя обеспечивает низкую температуру отходящих из парогенератора в дымоход дымовых газов, что является необходимым условием для обеспечения высокого коэффициента полезного действия парогенератора.Thus, the presence of at least two tanks with heat-accumulating materials having different phase transition temperatures and their mutual arrangement along the hot flue gases along with the direction of injection of the heat-transfer fluid ensures a low flue gas temperature from the steam generator to the chimney, which is a necessary condition to ensure high efficiency of the steam generator.

В зависимости от выбранного варианта выполнения предлагаемого парогенератора каждый теплоаккумулирующий материал в твердом состоянии может представлять собой монолит, который по конфигурации и размерам соответствует конфигурации и размерам полости соответствующей емкости, при этом в монолите выполнены отверстия для размещения соответствующих элементов парогенератора, например, теплообменника 2 и датчиков 16.Depending on the chosen implementation variant of the proposed steam generator, each heat-accumulating material in the solid state can be a monolith, which by its configuration and dimensions corresponds to the configuration and dimensions of the cavity of the corresponding capacity, while holes are made in the monolith to accommodate the corresponding elements of the steam generator, for example, heat exchanger 2 and sensors sixteen.

Кроме того, теплоаккумулирующий материал в твердом состоянии может представлять собой чушки отходов производства или может быть выполнен в виде гранул.In addition, the heat-accumulating material in the solid state can be a waste of production or can be made in the form of granules.

При этом в любом варианте выполнения необходимо, чтобы теплоаккумулирующий материал, находящийся в твердом состоянии в емкости его размещения, занимал объем, обеспечивающий наличие резервного пространства для теплового расширения при фазовом переходе теплоаккумулирующего материала из твердого состояния в жидкое состояние.In any embodiment, it is necessary that the heat-accumulating material that is in the solid state in its accommodation tank occupies a volume that provides the availability of a reserve space for thermal expansion during the phase transition of the heat-accumulating material from the solid to the liquid state.

Как правило, каналы 7, 9 дымохода 6 для выхода горячих дымовых газов и для выхода охлажденных дымовых газов размещены с противоположных сторон корпуса 1 парогенератора один напротив другого.Typically, the channels 7, 9 of the chimney 6 for the exit of hot flue gases and for the exit of the cooled flue gases are placed on opposite sides of the housing 1 of the steam generator one opposite the other.

При этом возможны различные варианты размещения емкостей для теплоаккумулирующих материалов.At the same time, there are various options for the placement of containers for heat-accumulating materials.

Например, на фиг. 1 изображен вариант выполнения предлагаемого парогенератора, при котором емкости 10, 11, 12 в корпусе 1 парогенератора размещены на расстоянии одна от другой по ходу движения дымовых газов. Кроме того, указанные емкости 10, 11, 12 размещены со сдвигом одна относительно другой в поперечном направлении.For example, in FIG. 1 shows an embodiment of the proposed steam generator, in which the containers 10, 11, 12 in the housing 1 of the steam generator are located at a distance from one another in the direction of flue gases. In addition, these containers 10, 11, 12 are placed with one shift relative to another in the transverse direction.

В данном варианте дымовой канал 8 дымохода 6 представляет собой зигзагообразный канал, образованный в корпусе 1 парогенератора между внутренними поверхностями корпуса 1 и наружными поверхностями каждой емкости 10, 11, 12 и сообщенный соответственно с каналом 7 для выхода горячих дымовых газов и с каналом 9 для выхода охлажденных дымовых газов дымохода 6.In this embodiment, the smoke channel 8 of the chimney 6 is a zigzag channel formed in the steam generator housing 1 between the inner surfaces of the housing 1 and the outer surfaces of each tank 10, 11, 12 and communicated respectively with the channel 7 for the exit of hot flue gases and with the channel 9 for exit cooled chimney flue gas 6.

На фиг. 2 изображен вариант, при котором дымовой канал 8 дымохода 6 имеет прямоточную часть 20, соединяющую канал 7 для выхода горячих дымовых газов с каналом 9 для выхода охлажденных дымовых газов дымохода 6, и по меньшей мере два ответвления 21, каждое из которых огибает соответствующую емкость 10, 11. При этом между емкостями 10, 11 размещена теплоизолирующая перегородкаFIG. 2 shows a variant in which the smoke channel 8 of the chimney 6 has a direct-flow part 20 connecting the channel 7 for the exit of hot flue gases to the channel 9 for the exit of the cooled flue gases of the chimney 6, and at least two branches 21, each of which bends around the respective capacity 10 11. At the same time between the tanks 10, 11 is placed a heat insulating partition

19.nineteen.

В дымоходе 6 в прямоточной части 20 дымового канала 8 может быть размещено средство регулирования тепловой мощности средства 5 сжигания топлива, содержащее дроссельные заслонки 22, размещенные в дымовом канале 8 вблизи каждой емкости 10, 11 (фиг. 2).In the chimney 6 in the direct-flow part 20 of the smoke channel 8, a means for regulating the thermal power of the fuel burning means 5 may be placed, containing throttle valves 22 placed in the smoke channel 8 near each tank 10, 11 (Fig. 2).

Причем эти заслонки 22 могут быть выполнены с возможностью автоматического регулирования распределения горячих дымовых газов между прямоточной частью 20 и ответвлениями 21 дымового канала 8 для балансировки тепловых потоков и поддержания каждого теплоаккумулирующего материалаMoreover, these valves 22 can be made with the possibility of automatic control of the distribution of hot flue gases between the direct-flow part 20 and the branches 21 of the smoke channel 8 for balancing the heat fluxes and maintaining each heat-accumulating material

- 9 025235- 9 025235

13, 14 при температуре ликвидус, обеспечивающей максимальное накопление тепловой энергии в теплоаккумулирующих материалах, находящихся в состоянии фазового перехода.13, 14 at the liquidus temperature, which ensures the maximum accumulation of thermal energy in heat-accumulating materials that are in a phase transition state.

В каждом ответвлении 21 дымового канала 8 может быть установлено средство для завихрения потока дымовых газов (на чертеже не показано), выполненное любой известной конструкции, пригодной для аналогичных целей, например в виде приваренных к емкостям 10, 11 поперечно установленных пластин (на чертеже не показаны).Each branch 21 of the flue channel 8 can be equipped with a means for swirling the flue gas flow (not shown), made of any known construction suitable for similar purposes, for example, in the form of transversely mounted plates (see not shown ).

В полости теплообменника 2 может быть размещена паропроницаемая пористая структура 23, выполненная из металлосодержащего материала и имеющая объем пор больше объема этого металлосодержащего материала.In the cavity of the heat exchanger 2 can be placed a vapor-permeable porous structure 23, made of a metal-containing material and having a pore volume greater than the volume of this metal-containing material.

Указанная пористая структура 23 представляет собой спутанную проволоку и/или мелкие металлические элементы, в том числе шарики и/или ролики подшипников (на чертеже не показано).This porous structure 23 is a matted wire and / or small metal elements, including balls and / or roller bearings (not shown).

При этом пористая структура 23 как и теплообменник 2 может быть выполнена из коррозионностойкой нержавеющей стали.In this case, the porous structure 23 as well as the heat exchanger 2 can be made of corrosion-resistant stainless steel.

Выходной канал 4 теплообменника 2 сообщен с нагреваемым объектом (на чертеже не показан) посредством паропровода 24, имеющего отверстие, в котором герметично установлена форсунка-инжектор 25 с электромагнитным клапаном 26 для подачи веществ, выбранных из группы: вода, отвары, настои, ароматические эфирные масла, взятых в отдельности или в сочетании.The output channel 4 of the heat exchanger 2 communicates with the heated object (not shown) by means of a steam line 24 having a hole in which the injector-injector 25 is tightly mounted with a solenoid valve 26 for supplying substances selected from the group: water, decoctions, tinctures, aromatic essential oils taken individually or in combination.

На наружных поверхностях корпуса 1 парогенератора, канала 7 для выхода горячих дымовых газов дымохода 6, канала 9 для выхода охлажденных дымовых газов дымохода 6, выходного канала 4 теплообменника 2 и паропровода 24 для сообщения с нагреваемым объектом закреплен слой 27 теплоизоляционного материала.On the outer surfaces of the housing 1 of the steam generator, channel 7 to exit the hot flue gases of the chimney 6, channel 9 to exit the cooled flue gases of the chimney 6, the output channel 4 of the heat exchanger 2 and the steam line 24 to communicate with the heated object, a layer 27 of insulating material is fixed.

Предлагаемый парогенератор работает следующим образом.The proposed steam generator works as follows.

Рассмотрим работу парогенератора, изображенного на фиг. 2.Consider the operation of the steam generator shown in FIG. 2

Теплоаккумулирующие материалы 13, 14, например мелкодисперсные смеси солей щелочных и щелочно-земельных металлов, размещают в герметичных емкостях 10, 11. Герметичные емкости 10, 11 устанавливают в теплоизолированный корпус 1 парогенератора и плотно сопрягают их с трубчатым теплообменником 2. Трубчатый теплообменник 2 заполняют пористой структурой 23 в виде спутанной проволоки из нержавеющей стали и присоединяют к теплообменнику 2 с одной стороны распылительную форсунку-инжектор 17 с электромагнитным клапаном 18, а с другой стороны - к утепленному паропроводу 24 с установленной в нем распылительной форсункой-инжектором 25 с электромагнитным клапаном 26.Heat-accumulating materials 13, 14, for example, fine mixtures of salts of alkali and alkaline-earth metals, are placed in sealed containers 10, 11. Sealed containers 10, 11 are installed in a heat-insulated steam generator housing 1 and tightly mate them with a tubular heat exchanger 2. A tubular heat exchanger 2 is filled with a porous structure 23 in the form of tangled stainless steel wire and attached to the heat exchanger 2 on the one hand the spray nozzle injector 17 with the solenoid valve 18, and on the other hand to the insulated at the steam line 24 with the spray nozzle-injector 25 installed in it with the solenoid valve 26.

Теплоизолированный корпус 1 парогенератора с установленными в нем дроссельными заслонками 22 соединяют посредством утепленного дымохода 6 со средством 5 сжигания топлива (например, газовой горелкой). Поджигают газовую горелку, установленную, например, в топке печи, или разжигают другое, в том числе твердое углеводородное топливо, и при закрытых дроссельных заслонках 22 разогревают емкости 10, 11 с теплоаккумулирующими материалами 13, 14. С помощью датчиков 16 температуры контролируют температуру теплоаккумулирующих материалов 13, 14, и при достижении температуры какого-либо из теплоаккумулирующих материалов 13, 14 температуры солидус открывают соответствующую этому материалу дроссельную заслонку 22, чем перераспределяют потоки горячих дымовых газов. При достижении температуры солидус другим теплоаккумулирующим материалом выключают газовую горелку или ограничивают мощность печи для поддержания теплоаккумулирующих материалов 13, 14 при соответствующей каждому из этих материалов температуре ликвидус.Heat insulated casing 1 of a steam generator with throttle valves 22 installed in it is connected by means of an insulated chimney 6 to a means 5 for burning fuel (for example, a gas burner). Burn a gas burner installed, for example, in the furnace of the furnace, or ignite another, including solid hydrocarbon fuel, and with closed throttle valves 22 heat up the tanks 10, 11 with heat storage materials 13, 14. Using temperature sensors 16 control the temperature of heat storage materials 13, 14, and when the temperature of any of the heat-accumulating materials 13, 14 is the solidus temperature, the throttle valve 22 corresponding to this material is opened, which redistributes hot smoke flows x gases. When the solidus temperature is reached by another heat storage material, the gas burner is turned off or the furnace power is limited to maintain heat storage materials 13, 14 at the liquidus temperature corresponding to each of these materials.

В варианте применения парогенератора в банном парном помещении утепленный паропровод 24 выводят под потолком этого помещения. Для получения перегретого пара впрыскивают необходимые порции жидкого теплоносителя посредством форсунки-инжектора 17 с электромагнитным клапаном 18 в полость теплообменника 2.In the application of the steam generator in the steam bath room, insulated steam line 24 is removed under the ceiling of this room. To obtain superheated steam, the necessary portions of the heat-transfer fluid are injected through a nozzle injector 17 with a solenoid valve 18 into the cavity of the heat exchanger 2.

При необходимости получения влажного или ароматного пара в банном парном помещении одновременно с впрыском воды через форсунку-инжектор 17 в струю горячего пара, движущуюся по паропроводу 24, посредством форсунки-инжектора 25 с электромагнитным клапаном 26 впрыскивают либо воду в необходимом количестве для получения на выходе паропровода 24 струи пара нужной температуры и влажности, либо совместно с водой в струю горячего пара впрыскивают ароматные вещества (настои, отвары, разведенные эфирные масла).If it is necessary to obtain moist or fragrant steam in a steam bath room at the same time as water is injected through a nozzle injector 17 into a jet of hot steam moving along a steam line 24 by means of a nozzle injector 25 with a solenoid valve 26 it is injected or water in the required amount to obtain a steam line at the outlet 24 streams of steam of the desired temperature and humidity, or together with water, fragrant substances (infusions, decoctions, diluted essential oils) are injected into the stream of hot steam.

Такое простое решение, при котором испарение ароматических веществ происходит в струе горячего пара, которая остывает за счет использования тепла пара на испарение ароматических веществ, позволяет практически полностью избежать выгорания этих ароматических веществ, что позволяет при использовании предлагаемого парогенератора применять медовые ингаляции, которые невозможно осуществить в других банных парных помещениях.Such a simple solution, in which the evaporation of aromatic substances occurs in a jet of hot steam, which cools due to the use of steam heat to evaporate aromatic substances, makes it possible to almost completely avoid burning out these aromatic substances, which makes it possible to use honey inhalations when using the proposed steam generator. other bath rooms.

В другом варианте применения предлагаемого парогенератора, например для горячего водоснабжения и для отопления помещений, паропровод 24 присоединяют к конденсационному теплообменнику (на чертеже не показан), например, представляющему собой теплоизолированный водяной бак (водяной теплоаккумулятор). Нагрев воды в водяном теплоаккумуляторе осуществляют непосредственно путем пропускания горячего пара в виде мелких пузырьков через воду. По мере расходования теплой воды из во- 10 025235 дяного теплоаккумулятора на различные бытовые нужды и/или ее остывания осуществляют автоматический порционный впрыск воды через форсунку-инжектор 17 в теплообменник 2 для получения перегретого пара в необходимом количестве.In another application of the proposed steam generator, for example, for hot water supply and for space heating, the steam line 24 is connected to a condensation heat exchanger (not shown), for example, a heat-insulated water tank (water-heat accumulator). Water is heated in a water heat accumulator directly by passing hot steam in the form of small bubbles through water. As warm water is consumed from the water heater for various household needs and / or its cooling, automatic batch injection of water through the injector-injector 17 into the heat exchanger 2 is performed in order to obtain superheated steam in the required amount.

В еще одном варианте применения предлагаемого парогенератора, например для выработки электроэнергии, выходной паропровод 24 присоединяют к паровой турбине, сопряженной с электрогенератором (на чертеже не показано). Осуществляют подачу воды в теплообменник 2 через распылительную форсунку и регулируют производительность пара для поддержания заданной мощности на валу электрогенератора. Низкопотенциальное тепло пара на выходе турбины может быть использовано для горячего водоснабжения и отопления.In another embodiment of the proposed steam generator, for example for generating electricity, the output steam line 24 is connected to a steam turbine coupled to an electric generator (not shown). Carry out the flow of water into the heat exchanger 2 through the spray nozzle and regulate the performance of steam to maintain a given power on the shaft of the generator. Low-grade steam heat at the turbine outlet can be used for hot water supply and heating.

Промышленная применимостьIndustrial Applicability

Настоящее изобретение предназначено для генерирования перегретого пара, в частности порционного, и может быть использовано преимущественно для оборудования банных парных помещений стационарного и мобильного типов, в том числе для отопления традиционных русских бань, а также для отопления коттеджей, отдельно стоящих зданий, жилых, служебных, бытовых, производственных и иных помещений, и может быть использовано для обеспечения горячего водоснабжения.The present invention is intended to generate superheated steam, in particular batch steam, and can be used primarily for equipping bath steam rooms of stationary and mobile types, including heating traditional Russian baths, as well as for heating cottages, detached buildings, residential, office, household, industrial and other premises, and can be used to provide hot water.

Claims (22)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Парогенератор преимущественно для банного парного помещения, содержащий корпус (1), имеющий теплообменник (2), выполненный с возможностью перемещения в нем жидкого и парообразного теплоносителей, средство нагрева жидкого теплоносителя для его преобразования в парообразный теплоноситель, содержащее средство сжигания топлива, имеющее дымоход (6), включающий последовательно соединенные канал (7) для выхода горячих дымовых газов, дымовой канал (8) и канал (9) для выхода охлажденных дымовых газов, при этом теплообменник (2) имеет входной канал (3) для подачи жидкого теплоносителя и выходной канал (4) для отвода парообразного теплоносителя в нагреваемый объект, отличающийся тем, что средство нагрева жидкого теплоносителя содержит по меньшей мере две размещенные одна за другой по ходу движения дымовых газов герметичные емкости (10, 11, 12), в каждой из которых расположен в твердом состоянии соответствующий металлсодержащий теплоаккумулирующий материал (13, 14, 15), при этом теплообменник (2) проходит через указанные емкости (10, 11, 12), а средство сжигания топлива с дымоходом (6) выполнены с возможностью нагрева каждого теплоаккумулирующего материала (13, 14, 15) до температуры фазового перехода из твердого состояния в жидкое состояние и его поддержания в состоянии фазового перехода, причем каждая емкость (10, 11, 12) имеет средство контроля фазового состояния соответствующего теплоаккумулирующего материала (13, 14, 15), а во входном канале (3) теплообменника (2) герметично установлено средство подачи жидкого теплоносителя в количестве, обеспечивающем полный фазовый переход поданного жидкого теплоносителя в парообразное состояние при его нагреве с помощью указанных теплоаккумулирующих материалов (13, 14, 15), находящихся в указанном состоянии фазового перехода.1. The steam generator is mainly for a steam room, containing a housing (1) having a heat exchanger (2) made with the possibility of moving liquid and vapor coolants in it, means for heating the liquid coolant to convert it into a vapor coolant containing a fuel burning means having a chimney (6) including a series-connected channel (7) for the exit of hot flue gases, a smoke channel (8) and a channel (9) for the exit of cooled flue gases, while the heat exchanger (2) has an inlet channel (3) for supplying a liquid coolant and an output channel (4) for removing the vaporous coolant to a heated object, characterized in that the means for heating the coolant contains at least two sealed containers placed one after the other along the flue gas (10, 11, 12), in each of which the corresponding metal-containing heat-accumulating material is located in the solid state (13, 14, 15), while the heat exchanger (2) passes through the indicated containers (10, 11, 12), and the means for burning fuel with a chimney (6) are made with by heating each heat-accumulating material (13, 14, 15) to the temperature of the phase transition from solid to liquid state and maintaining it in the state of phase transition, with each tank (10, 11, 12) having a means of monitoring the phase state of the corresponding heat-accumulating material (13 , 14, 15), and in the inlet channel (3) of the heat exchanger (2) hermetically installed means for supplying liquid coolant in an amount that provides a complete phase transition of the supplied liquid coolant to the vapor state when it is loaded roar with the help of the indicated heat-accumulating materials (13, 14, 15), which are in the indicated state of the phase transition. 2. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что каждый теплоаккумулирующий материал (13, 14, 15) представляет собой металл или эвтектическую или близкую к эвтектической смесь металлов, имеющих температуру фазового перехода из твердого состояния в жидкое состояние в диапазоне от 150 до 700°С, при этом корпус каждой емкости выполнен из тугоплавких керамических и/или металлокерамических материалов.2. The steam generator according to claim 1, characterized in that each heat-accumulating material (13, 14, 15) is a metal or a eutectic or close to eutectic mixture of metals having a phase transition temperature from solid to liquid in the range from 150 to 700 ° C, while the housing of each tank is made of refractory ceramic and / or cermet materials. 3. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что каждый теплоаккумулирующий материал (13, 14, 15) представляет собой соль щелочных и/или щелочно-земельных металлов или эвтектическую или близкую к эвтектической смесь солей щелочных и/или щелочно-земельных металлов, имеющих температуру фазового перехода из твердого состояния в жидкое состояние в диапазоне от 150 до 700°С, при этом корпус каждой емкости выполнен из нержавеющей коррозионно-стойкой стали.3. The steam generator according to claim 1, characterized in that each heat-accumulating material (13, 14, 15) is a salt of alkali and / or alkaline-earth metals or a eutectic or close to eutectic mixture of salts of alkali and / or alkaline-earth metals, having a phase transition temperature from solid to liquid in the range from 150 to 700 ° C, while the housing of each tank is made of stainless corrosion-resistant steel. 4. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что теплоаккумулирующий материал (13, 14, 15) в твердом состоянии представляет собой монолит.4. The steam generator according to claim 1, characterized in that the heat-accumulating material (13, 14, 15) in the solid state is a monolith. 5. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что выходной канал (4) теплообменника (2) размещен вблизи канала (7) для выхода горячих дымовых газов дымохода (6), при этом в емкости (10), размещенной вблизи канала (7) для выхода горячих дымовых газов дымохода (6), расположен теплоаккумулирующий материал (13), температура фазового перехода которого больше температуры фазового перехода теплоаккумулирующего материала (14, 15), расположенного в следующей за ней емкости (11, 12), размещенной ближе к входному каналу теплообменника (2), который размещен ближе к каналу (9) для выхода охлажденных дымовых газов.5. The steam generator according to claim 1, characterized in that the output channel (4) of the heat exchanger (2) is located near the channel (7) for the exit of hot flue gases of the chimney (6), while in the tank (10) located near the channel (7) ) for the exit of hot flue gases of the chimney (6), a heat-storage material (13) is located, the phase transition temperature of which is higher than the phase transition temperature of the heat-storage material (14, 15) located in the next tank (11, 12) located closer to the inlet the heat exchanger channel (2), which is located closer to the channel (9) for the exit of chilled flue gases. 6. Парогенератор по п.5, отличающийся тем, что каналы (7, 9) дымохода (6) для выхода горячих дымовых газов и для выхода охлажденных дымовых газов размещены с противоположных сторон корпуса (1) парогенератора один напротив другого.6. The steam generator according to claim 5, characterized in that the channels (7, 9) of the chimney (6) for the exit of hot flue gases and for the exit of the cooled flue gases are placed on opposite sides of the casing (1) of the steam generator. 7. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что указанные емкости (10, 11, 12) в корпусе (1) парогенератора размещены на расстоянии одна от другой по ходу движения дымовых газов.7. The steam generator according to claim 1, characterized in that the said containers (10, 11, 12) in the housing (1) of the steam generator are located at a distance from one another along the path of the flue gases. 8. Парогенератор по п.7, отличающийся тем, что указанные емкости (10, 11, 12) в корпусе (1) паро- 11 025235 генератора размещены со сдвигом одна относительно другой в поперечном направлении, а дымовой канал (8) дымохода (6) представляет собой зигзагообразный канал, образованный в корпусе (1) парогенератора между внутренними поверхностями корпуса (1) и наружными поверхностями каждой емкости (10, 11, 12) и сообщенный соответственно с каналом (7) для выхода горячих дымовых газов и с каналом (9) для выхода охлажденных дымовых газов дымохода (6).8. The steam generator according to claim 7, characterized in that the said containers (10, 11, 12) in the case (1) of the steam-11 025235 generator are placed with a shift one relative to the other in the transverse direction, and the smoke channel (8) of the chimney (6 ) is a zigzag channel formed in the housing (1) of the steam generator between the inner surfaces of the housing (1) and the outer surfaces of each container (10, 11, 12) and communicated respectively with the channel (7) for the exit of hot flue gases and with the channel (9 ) for the exit of the cooled flue gases of the chimney (6). 9. Парогенератор по п.7, отличающийся тем, что дымовой канал (8) дымохода (6) имеет прямоточную часть (20), соединяющую канал (7) для выхода горячих дымовых газов с каналом (9) для выхода охлажденных дымовых газов дымохода (6), и по меньшей мере два ответвления (21), каждое из которых огибает соответствующую емкость (10, 12).9. The steam generator according to claim 7, characterized in that the smoke channel (8) of the chimney (6) has a direct-flow part (20) connecting the channel (7) for the exit of hot flue gases with the channel (9) for the exit of the cooled flue gases of the chimney ( 6), and at least two branches (21), each of which bends around the corresponding capacity (10, 12). 10. Парогенератор по п.9, отличающийся тем, что между соседними емкостями (10, 12) размещена перегородка (19), выполненная из теплоизоляционного материала и имеющая отверстие для прохода теплообменника (2).10. The steam generator according to claim 9, characterized in that between the adjacent containers (10, 12) there is a partition (19) made of heat-insulating material and having an opening for the passage of the heat exchanger (2). 11. Парогенератор по п.9, отличающийся тем, что в дымоходе (6) размещено средство регулирования тепловой мощности средства сжигания топлива, содержащее дроссельные заслонки (22), размещенные в дымовом канале (8) вблизи каждой емкости (10, 12).11. The steam generator according to claim 9, characterized in that in the chimney (6) there is a means for regulating the thermal power of the fuel burning means containing throttles (22) located in the chimney (8) near each tank (10, 12). 12. Парогенератор по п.11, отличающийся тем, что средство сжигания топлива представляет собой топку (5) печи и/или газовую горелку.12. The steam generator according to claim 11, characterized in that the means for burning fuel is a furnace (5) of the furnace and / or a gas burner. 13. Парогенератор по п.9, отличающийся тем, что в каждом ответвлении (21) дымового канала (8) установлено средство для завихрения потока дымовых газов.13. The steam generator according to claim 9, characterized in that in each branch (21) of the smoke channel (8) there is installed a means for swirling the flue gas stream. 14. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что средство подачи теплоносителя в жидком состоянии в теплообменник представляет собой форсунку-инжектор (17) с электромагнитным клапаном (18).14. The steam generator according to claim 1, characterized in that the means for supplying the coolant in a liquid state to the heat exchanger is an injector nozzle (17) with an electromagnetic valve (18). 15. Парогенератор по п.14, отличающийся тем, что форсунка-инжектор (17) с электромагнитным клапаном (18) выполнена с возможностью порционного распыления теплоносителя под давлением в количестве, обеспечивающем полный фазовый переход поданной порции жидкого теплоносителя в парообразное состояние при его нагреве с помощью указанных теплоаккумулирующих материалов (13, 14, 15), находящихся в указанном состоянии фазового перехода.15. A steam generator according to claim 14, characterized in that the injector nozzle (17) with an electromagnetic valve (18) is configured to portion the atomization of the coolant under pressure in an amount that provides a complete phase transition of the supplied portion of the liquid coolant to the vapor state when it is heated with using the indicated heat storage materials (13, 14, 15) in the indicated state of the phase transition. 16. Парогенератор по п.14, отличающийся тем, что в полости теплообменника (2) размещена паропроницаемая пористая структура (23), выполненная из металлсодержащего материала и имеющая объем пор больше объема этого металлсодержащего материала.16. A steam generator according to claim 14, characterized in that a vapor-permeable porous structure (23) made of a metal-containing material and having a pore volume larger than the volume of this metal-containing material is placed in the cavity of the heat exchanger (2). 17. Парогенератор по п.16, отличающийся тем, что указанная пористая структура (23) представляет собой спутанную проволоку и/или мелкие металлические элементы.17. A steam generator according to claim 16, characterized in that said porous structure (23) is a tangled wire and / or small metal elements. 18. Парогенератор по п.17, отличающийся тем, что мелкие металлические элементы представляют собой шарики и/или ролики подшипников.18. The steam generator according to 17, characterized in that the small metal elements are balls and / or rollers of bearings. 19. Парогенератор по п.17, отличающийся тем, что теплообменник (2) и пористая структура (23) выполнены из коррозионно-стойкой нержавеющей стали.19. A steam generator according to claim 17, characterized in that the heat exchanger (2) and the porous structure (23) are made of corrosion-resistant stainless steel. 20. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что средство контроля фазового состояния соответствующего теплоаккумулирующего материала (13, 14, 15) представляет собой датчик температуры (16), размещенный в соответствующей емкости (10, 11, 12).20. The steam generator according to claim 1, characterized in that the means for monitoring the phase state of the corresponding heat-accumulating material (13, 14, 15) is a temperature sensor (16) located in the corresponding container (10, 11, 12). 21. Парогенератор по п.1, отличающийся тем, что выходной канал (4) теплообменника (2) сообщен с нагреваемым объектом посредством паропровода (24), имеющего отверстие, в котором герметично установлена форсунка-инжектор (25) с электромагнитным клапаном (26) для подачи веществ, выбранных из группы вода, отвары, настои, ароматические эфирные масла, взятых в отдельности или в сочетании.21. The steam generator according to claim 1, characterized in that the output channel (4) of the heat exchanger (2) is in communication with the heated object by means of a steam line (24) having an opening in which the injector nozzle (25) is sealed with an electromagnetic valve (26) for the supply of substances selected from the group of water, decoctions, infusions, aromatic essential oils, taken individually or in combination. 22. Парогенератор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что на наружных поверхностях корпуса (1) парогенератора, канала (7) для выхода горячих дымовых газов дымохода (6), канала (9) для выхода охлажденных дымовых газов дымохода (6), выходного канала (4) теплообменника (2) и паропровода (24) для сообщения с нагреваемым объектом закреплен слой теплоизоляционного материала (27).22. The steam generator according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that on the outer surfaces of the housing (1) of the steam generator, channel (7) for the exit of hot flue gases of the chimney (6), channel (9) for the exit of cooled flue gases of the chimney (6), the output channel (4) of the heat exchanger (2) and the steam line (24) for communication with the heated object, a layer of heat-insulating material (27) is fixed.
EA201400493A 2011-11-25 2011-11-25 Steam generator primarily for a steam sauna EA025235B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2011/000926 WO2013077760A1 (en) 2011-11-25 2011-11-25 Steam generator primarily for a steam sauna

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201400493A1 EA201400493A1 (en) 2014-08-29
EA025235B1 true EA025235B1 (en) 2016-12-30

Family

ID=48470109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201400493A EA025235B1 (en) 2011-11-25 2011-11-25 Steam generator primarily for a steam sauna

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA025235B1 (en)
WO (1) WO2013077760A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107567247B (en) * 2017-09-07 2019-07-02 太原理工大学 A kind of dissipation from electronic devices method that array jetting, solid-liquid phase change are coupled
EE01594U1 (en) * 2022-03-15 2023-02-15 Priit Valge Wood burning vaporizer system for a steam sauna

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4836115A (en) * 1988-06-23 1989-06-06 Macarthur Charles E Vertical furnace
SU1633233A1 (en) * 1986-02-04 1991-03-07 А.И. Тютюнин, А.Я. Коваленко и В.И. Смирнов Stove for bath houses
RU12604U1 (en) * 1998-04-13 2000-01-20 Черников Георгий Борисович SAUNA STOVE
RU2250417C2 (en) * 2003-07-01 2005-04-20 Горелов Валерий Павлович Furnace for bath house and steam superheating method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1633233A1 (en) * 1986-02-04 1991-03-07 А.И. Тютюнин, А.Я. Коваленко и В.И. Смирнов Stove for bath houses
US4836115A (en) * 1988-06-23 1989-06-06 Macarthur Charles E Vertical furnace
RU12604U1 (en) * 1998-04-13 2000-01-20 Черников Георгий Борисович SAUNA STOVE
RU2250417C2 (en) * 2003-07-01 2005-04-20 Горелов Валерий Павлович Furnace for bath house and steam superheating method

Also Published As

Publication number Publication date
EA201400493A1 (en) 2014-08-29
WO2013077760A1 (en) 2013-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI119891B (en) Hearth
CN205079447U (en) Thermoelectric fuel electric fan heater
CN103375828A (en) Commercial gas stove waste heat utilization device
CN104676891A (en) Phase change energy storage medium melting device
EA025235B1 (en) Steam generator primarily for a steam sauna
RU165769U1 (en) BATH AND HEATING FURNACE
CN201476597U (en) Ceramic kiln smoke purifying and surplus heat comprehensive utilization device
CN103438743A (en) Phase change-dividing-wall-type combined heat exchange system and method for flue gas of heating furnace
WO2013077759A1 (en) Vapour generator
CN102022741B (en) Heat pipe type burning purification furnace for organic waste gas
CN102183044B (en) Multi-fire head continuous balanced combustion method and long-tube rotary stove derived therefrom
CN206637830U (en) A kind of novel high-efficiency and energy-saving stove
RU2429419C2 (en) Stove
CN205079273U (en) Many fuel of camping heating stove
CN204513766U (en) A kind of phase-change and energy-storage medium thawing apparatus
CN208282069U (en) A kind of burner and its steam generator of orifice diameter change
CN205606641U (en) Heat exchange tube heat accumulation formula heating stove
CN207335489U (en) A kind of preheating type hot-water boiler
CN202057035U (en) Hot blast stove with thermal superconductive tube
CN101691925A (en) Fuel gas radiating tube
CN206197809U (en) Easy-to-mount energy efficient char-broiler
CN104713227B (en) A kind of Household water heating boiler
CN101874705A (en) Heat utilization paper burning furnace and cooling device thereof
CN2738159Y (en) Efficient energy-saving water heater
CN103292462A (en) Horizontal fuel-gas water supply and heat supply boiler

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU