HU189707B

HU189707B - Gas boiler

Info

Publication number: HU189707B
Application number: HU832310A
Authority: HU
Inventors: Theo Jannemann; Horst Bruenje
Original assignee: Ruhrgas Ag
Priority date: 1982-04-28
Filing date: 1983-04-27
Publication date: 1986-07-28
Also published as: JPS59500682A; WO1983003890A1; DK159085C; EP0092838B1; US4557220A; DE3371118D1; ATE26752T1; EP0092838A1; DK159085B; DK603683A; DE3315010A1; DK603683D0; HUT36910A

Description

A találmány tárgya gázvízmelegítő gázégőjével és ennek az égéstermék csatornájában elhelyezett legalább egy, a melegítendő vízzel átáramoltatott hőcserélővel.

Az. ilyen berendezésekben szokásos módon lamellés hőcserélőt alkalmaznak, amely az égéstermékek áramához képest keresztben áll olyképpen, hogy a lamellák párhuzamosak az égéstermék áramlási irányával.

Megállapítást nyert, hogy az ilyen gázvízmelegítő hőcserélő képességét javítani kell.

A találmány alapja ezért az a feladat, hogy a bevezetésben említett jellegű berendezéseknél a hőcserélő képességet javítsuk és ezzel a hatásfokot növeljük.

E feladat megoldása érdekében a találmány szerinti gázvízmelegítőt az jellemzi, hogy az égéstermék csatornája két egymás mellett lévő, az égéstermékkel ellentétes irányban átáramoltatott olyan kamrát alkot, amelyeknek a válaszfala a hőcserélőt a két kamrához tartozó szakaszra osztja szét, a hőcserélő terén kívül pedig égéstermék átömlő nyílást határoz meg.

Ilyen módon egy és ugyanaz a hőcserélő két fokozatban a keresztáram elvének megfelelően van átáramoltatva, ami a hőcserélési viszonyokat és ezzel a hatásfokot javítja. E mellett a szerkezeti kiképzés ilyen egyszerű és rendkívül tömör.

Előnyös módon a hőcserélőnek a gázégőtől távolabb lévő szakasza jelenti a melegítendő víz belépési helyét. Az elrendezés tehát az ellenáram illetve keresztáram elvének megközelítését valósítja meg és ennek megfelelően hatásos hőcserélést eredményez.

Megállapítható volt, hogy különösen kedvező viszonyokat olymódon lehet elérni, hogy a gázégőhöz közelebb lévő kamra a hőcserélő felületének 2/3 részét tartalmazza.

Előnyös módon a kamrák egymás mellett vízszintesen vannak a gázégő felett elhelyezve. Az égésgázok természetes felhajtóereje tehát hozzájárul ahhoz, hogy a hőcserélő áramlási viszonyai kifejezetten kedvezőek legyenek.

Azért, hogy a hőcserélőben az energiabevitelt tovább javítsuk, a találmány szerinti gázvízmelegítőt ezen kívül az jellemzi, hogy a sztöchiometriai arányt meghaladó előkeverésű gázégőhöz tartozó kamra idegen levegő bejutásától elzárt égőkamraként van kiképezve, továbbá, hogy a gázégőnek a hőcserélőhöz tartozó olyan égőlapja van 50 mm-nél kisebb, előnyös módon 30 mm-nél kisebb távolságban, amely négytizenkettő célszerűen kilenc vagy tíz keverékáteresztő nyílással van ellátva négyzetcentiméterenként és amelynek az egyik oldala hűtőkígyót tart. Az égőlapon olyan lángszőnyeg alakul ki nagy hőáramsűrűséggel, ami nagyon közel van a hőcserélőhöz és optimális hőátadási körülményeket biztosít. Az energiakihasználás magas, mégpedig a részleges terhelés tartományában is. További előnyként járul ehhez, hogy az égéstermékek káros anyagokban szegények és magas a harmatpontjuk.

Különösen kedvező viszonyok adódnak azáltal, hogy az égőlap keverékkilépő nyílásainak átmérője mintegy 1—2,5 mm, előnyös módon 1,8 mm és ez a láng felőli oldalon körülbelül 50%-kal kitágul.

Előnyös módon az égőlap hűtőklgyója a hőcserélő melegvíz kivezetéséhez csatlakozik, azért, hogy az égőlaptól elvont hőt ki lehessen használni.

A találmány további ismérve szerint a gázvízmelegítőt az jellemzi, hogy az égőlap jó hővezető anyagból készül, például rézből, vagy alumínium öntvényből. Az égőlap vastagsága a hűtőkígyó vonalvezetésétől függ. A nagy hővezetőképességű anyag biztosítja azt, hogy az égőlapból a hőelvezetés kedvező legyen és hogy a hő átadódhasson a hűtőkígyónak. A találmány szerinti változatként az a lehetőség adódik, hogy az égőlap nemes acélból készül és előnyös módon mintegy 2 mm vastag. A nemes acél előnye a nagy obb korrózióálló és hőálló képesség, míg a kisebb hővezető képességet olymódon lehet kiegyenlíteni, hogy a hűtőkígyó közelebb van vezetve az égől.ipon.

A találmány szerint a gázvízmelegítőt ezen kívül közvetlenül az égőlap előtt, a keverési szakaszban lévő keresztmetszet szűkítés jellemzi az égő rezgésének meg ikadályozására.

A gázvízmelegítő égéstermékei a hőcserélőben a harmatpont közelébe hűlnek le. A találmány szerint az a lehetőség adódik, hogy még a kondenzáció hőjét is kihasználjuk, mégpedig különösen előnyös módon nevezetesen azáltal, hogy amint említettük, az égéstermékek harmatpontja viszonylag magas. E tekintetben a gázvízmelegítőt az jellemzi, hogy a hőcserélőnek a gázégőtől távolabbi szakaszához olyan, az égéstermékkel felülről lefelé átáramoltatott kondenzációs hőcserélő csatlakozik, amely legalább egy függőleges vagy közelítőleg függőleges, a melegítendő vízzri alulról felfelé átáramoltatott csőből áll tengelyével párhuzamos bordázattal. A kondenzációs hőcserélő az ellenáram elvén működik olyképp, hogy a pára a nagyfelületű bordákra csapódik le és onnan lefe’é le tud futni. A pára filmszerű lamináris áramlást idéz elő, amely, ellentétben a cseppképződéssel, jó hőátadási viszonyokat biztosít és nem okoz keresztmetszetcsökkenést.

Ezen kívül ez. a szerkezeti felépítés korrózióálló ötvözetekből nem okoz keresztmetszet csökkenést. Ez itóbbi különösen akkor érvényes, ha a cső, amint ez i találmány szerint javasolható, bordáival együtt csillagalakú keresztmetszetet formál. Ilyen keresztmetszet egyébként kereskedelmi és ennek megfelelően kedvező árú tömegcikként szerezhető be.

Korróziós okokból előnyös, hogy a cső a bordáival együtt az égéstermékek és az égéstermékek párája tekntetében korrózióálló alumíniumöntvényból készük

Előnyös módon egymás mellett több cső van tengelyükkel közös síkban beépítve. Ilymódon viszonylag lapos kondenzációs hőcserélő készíthető az égéstermékek részére jó áramlási viszonyokkal.

\ találmány szerinti berendezés további előnyös ismérve szerint azzal jellemezhető, hogy a gázégőhöz ventillátort tartalmazó olyan előkeverő szerkezet tartozik, amely a kondenzációs hőcserélőhöz képest lényegében párhuzamos olyképpen, hogy előnyös módon ennek égéstermék kivezetése a ventillátor bevezetésével koaxiális csövet képez. Ez igen tömör szerkezet felépítést eredményez, különösképpen akkor, ha az égéstermék kivezetés és a ventillátor vezeték koaxiálisán vagy azonos magasságban, egymással párhuzamosan, vízszintesen van átvezetve a külső falon, illetve Így van bevezetve az égésterméket elvezető kéménybe.

A következőkben a találmányt egy előnyös kiviteli példa kapcsán ismertetjük közelebbről a csatolt rajzok felhasználásával.

189 707

A rajzok a következők:

1. ábra: a találmány szerinti gázvízmelegítő külső falba építhető kivitelének függőleges metszete,

2. ábra: az égőlap letört metszete,

3. ábra: az 1. ábra V-V vonala mentén vett metszet.

Az 1. ábrán látható találmány szerinti gázvízmelegítőbe olyan 1 ventillátor van beszerelve, amely az égéshez szükséges levegőt alacsony nyomással (mintegy 1-3 mbar) továbbítja a 2 előkeverő rendszerbe. Itt a levegő összekeveredik a gázzal, majd innen a keverék felfelé a 3 gázégőbe jut. Ez utóbbi a felette lévő, a melegítendő vízzel átáramoltatott 4 hőcserélőt melegíti. Ehhez csatlakozik a függőleges 5 kondenzációs hőcserélő.

A 4 hőcserélőn belül az égéstermék csatornája két egymás mellett lévő, az égéstermékkel ellentétes irányban átáramoltatott 6 és 7 kamrát akot, amelyeknek a 8 válaszfala a hőcserélőt a kamrákhoz tartozó két szakaszra osztja és a hőcserélő tartományán kívül a 8 égéstermék átömlő nyílást határozza meg. A 4 hőcserélő lamellás hőcserélőként van kiképezve és rajta a melegítendő víz jobbról balra áramlik át. A felosztása olyan, hogy a hőcserélő felületének 2/3 része a 6 kamrában van.

A 6 kamra a 3 gázégőnek az idegen levegő bejutása elől elzárt égéskamráját alkotja. A 3 égő mint a stöchiometriai arányt meghaladó előkeverésű égő dolgozik. Olyan 9 égőlapja van, amelynek nagyszámú, mégpedig cm²-ként tíz darab 10 keverékáteresztő nyílása van. A 10 keverékáteresztő nyílások átmérője 1,8 mm és a láng felőli oldal felé mintegy 50%kal kitágul. A 9 égőlap 5 mm vastag alumínium ötvözetből készül és a hátsó oldalán azt a 11 hótőkígyót tartja, amelyen keresztül a 4 hőcserélőből érkező meleg víz áramlik át. Az égőlap a 4 hőcserélőtől 30 inm-nél kisebb távolságban van. Közvetlenül az égőlap alatt keresztmetszet szűkítés van a 12 lemez alakjában az égőrezgések megakadályozására.

A 3 égőtől távozó égéstermékek a 4 hőcserélőben a harmatpont közelébe hűlnek le, az ezt követő 5 koncentrációs hőcserélőben pedig a harmatpont alá, gyakorlatilag a melegítésre kerülő víz hőmérsékletére.

Az 5 kondenzációs hőcserélő az 1. és 3. ábra szerint a 21 függőleges csövekből áll, melyek a tengelyükkel párhuzamos 22 bordákat tartanak és ezekkel csillagalakú, kereskedelemben kapható profilt alkotnak korrózióálló alumíniumötvözetből A pára a bordákon lepereg és cseppképződés nélkül ezeken lefolyik lamináris bevonat alakjában. Ezután ez a 23 kondenzáció kivezetésen keresztül van elvezetve. A 3. ábra szerint a 21 csövek egymás mellett egy közös síkban helyezkednek el úgy, hogy a kondenzációs hőcserélőnek lapos keresztmetszete van kedvező áramlási viszonyok mellett.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Gázvízmelegítő gázégővel és ennek az égéscsatornájában elhelyezett legalább egy, a melegítendő vízzel átáramoltatott hőcserélővel, azzal j e 11 e m ezv e, hogy az égéstermékek csatornája két egymás mellett lévő, az égéstermékkel ellentétes irányban átáramoltatott olyan kamrát (6,7) alkot, amelyeknek a válaszfala (8) a hőcserélőt (4) a két kamrához tartozó szakaszra osztja szét, a hőcserélő terén kívül pedig égéstermék átömlő nyílást határoz meg.
2. Az 1. igénypont szerinti gázvízmelegítő kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a hőcserélőnek (4) a gázégőtől (3) távolabbi szakasza alkotja a melegítendő víz belépési helyét.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti gázvízmelegítő kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a gázégőhöz (3) közelebb lévő kamrában van a hőcserélő (4) ‘elületének 2/3 része.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti gázvízmelegítő kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a kamrák (6,7) vízszintesen egymás mellett, a gázégő (3) felett vannak.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti gázvízmelegítő kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a sztöchiometriai arányt meghaladó előkeverésű gázégőhöz (3) tartozó kamra (6) idegen levegő bejutásától elzárt égőkamraként van kiképezve, továbbá, hogv a gázégőnek a hőcserélőhöz (4) tartozó olyan égőlipja (9) van 50 mm-nél kisebb, előnyös módon 30 mm-nél is kisebb távolságban, amely négy-tizenkettő, célszerűen kilenc vagy tíz keverékáteresztő nyilassal (10) van ellátva négyzetcentiméterenként és amelynek az egyik oldala hűtőkígyót (11) tart.
6 Az, 5. igénypont szerinti gázvízmelegítő kiviteli alakba, azzal jellemezve, hogy az égőlap (9) keverékáteresztő nyílásainak (10) az átmérője mintegy 1-2,5 mm előnyös módon 1,8 mm, ami a láng felőli oldalon körülbelül 50%-kal kitágul.
7. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti gázvízmelegítő kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az égől.ip (9) hűlőkígyója (11) a hőcserélő (4) melegvíz kivezetéséhez csatlakozik.
8 Az 5-7. igénypontok bármelyike szerinti gázvízmelegítő kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az égőlap (9) jó hővezető anyagból, különösképpen rézből vagy alumínium ötvözetből készül.
9 Az 5—7. igénypontok bármelyike szerinti gázvízmelegítő kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az égőlap (9) nemes acélból készül és vastagsága mintegy 2 mm.
10. Az 5—9. igénypontok bármelyike szerintigázvízmelegítő kiviteli alakja, azzal j e
11 e me zve, hog> közvetlenül az égőlap előtt, a gáz és levegő keveredési szakaszában keresztmetszet szűkítés (12) van.

1.1. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti gázv zmelegítő kiviteli alakja, azzal jellemezv e, hogy a hőcserélőnek (4) a gázégőtől (3) távolabbi szakaszához olyan, az égéstermékkel felülről lefelé áramoltatott kondezációs hőcserélő (5) csatlakozik, amely legalább egy függőleges vagy közelítőleg függőleges, a melegítendő vízzel alulról felfelé átáramoltatott csőből (21) áll tengelyével párhuzamos bordázattal (22).
12. A 11. igénypont szerinti gázvízmelegítő kiviteli ílakja, azzal jellemezve, hogy a bordákkal (22) a cső (21) keresztmetszete csillagalakú.
13. A 11 vagy 12. igénypont szerinti gázvízmelegítő kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a cső (21) bordáival (22) együtt az. égéstermékek és az égéstermékek párja tekintetében korrózióálló alumíniumöntvényből készül.
14. Az 11-13. igénypontok bármelyike szerinti gázvízmelegítő kiviteli alakja, azzal jellemezv e, hogy egymás mellett több cső (21) van tengelyeivel kízös síkban beépítve.

189 707
15. Az 5-14. igénypontok bármelyike szerinti gázvízmelegítő kiviteli alakja, azzal jellemezv e , hogy a gázégőnek (3) ventillátorral (1) működő olyan előkeverő szerkezete (2) van, amely lényegé- 5 ben párhuzamos a kondenzációs hőcserélővel (5) olyképpen, hogy előnyös módon ennek égéstermék kivitelezése a ventillátor bevezetésével koaxiális cső vet képez.