RU135086U1 - HEAT EXCHANGE DEVICE - Google Patents

HEAT EXCHANGE DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU135086U1
RU135086U1 RU2013133328/12U RU2013133328U RU135086U1 RU 135086 U1 RU135086 U1 RU 135086U1 RU 2013133328/12 U RU2013133328/12 U RU 2013133328/12U RU 2013133328 U RU2013133328 U RU 2013133328U RU 135086 U1 RU135086 U1 RU 135086U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchanger
combustion products
zone
heat
burner
Prior art date
Application number
RU2013133328/12U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Григорьевич Белецкий
Original Assignee
Борис Григорьевич Белецкий
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 Борис Григорьевич Белецкий filed Critical Борис Григорьевич Белецкий
Priority to RU2013133328/12U priority Critical patent/RU135086U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU135086U1 publication Critical patent/RU135086U1/en

Links

Images

Abstract

1. Теплообменный аппарат, содержащий корпус с горелкой, форсункой или топочной камерой, теплообменник с конвективными каналами и патрубок отвода продуктов сгорания, при этом пространство корпуса включает расположенные в технологической последовательности характерные зоны: забора воздуха, подвода воздуха к зоне горения топлива, горения топлива, нагрева теплоносителя продуктами сгорания и отвода охлажденных продуктов сгорания, отличающийся тем, что зона нагрева теплоносителя продуктами сгорания выполнена с суммарной площадью конвективных каналов для прохода продуктов сгорания в теплообменнике, равной (6,0-8,6) см/1 кВт мощности горелки, форсунки или топочной камеры, причем зона нагрева теплоносителя и зона отвода охлажденных продуктов сгорания разделены дросселирующей перегородкой с образованием коллектора с, по меньшей мере, одним отверстием, площадь которого составляет (0,9-1,3) см/1 кВт мощности горелки, форсунки или топочной камеры, причем зона отвода продуктов сгорания выполнена сообщающейся с зоной забора воздуха посредством, по меньшей мере, одного эжекционного канала.2. Теплообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что содержит технологически связанный с внутренним корпусом наружный теплоизолирующий корпус, при этом между стенками обоих корпусов имеется зазор, выполненный с возможностью перемещения воздушных потоков и сообщающийся с внутренним пространством помещения.3. Теплообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что содержит технологически связанный с внутренним корпусом наружный теплоизолирующий корпус, выполненный герметичным, при этом между стенками обоих корпусов имеется зазор, выполн�1. A heat exchanger comprising a housing with a burner, nozzle or furnace chamber, a heat exchanger with convective channels and a pipe for exhausting combustion products, while the housing space includes characteristic zones located in the technological sequence: air intake, air supply to the fuel combustion zone, fuel combustion, heating the coolant with combustion products and removal of cooled combustion products, characterized in that the heating zone of the coolant with combustion products is made with a total convection area explicit channels for the passage of combustion products in a heat exchanger equal to (6.0-8.6) cm / 1 kW of power of a burner, nozzle or furnace chamber, the heating medium heating zone and the cooled combustion products removal zone being separated by a throttling partition to form a collector at least one hole, the area of which is (0.9-1.3) cm / 1 kW of power of a burner, nozzle or furnace chamber, and the exhaust gas exhaust zone is made in communication with the air intake zone by means of at least one ejection channel A.2. A heat exchanger according to claim 1, characterized in that it comprises an external heat-insulating case technologically connected with the inner case, and there is a gap between the walls of both cases, made with the possibility of moving air flows and communicating with the interior of the room. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that it comprises an outer heat-insulating case technologically connected with the inner case, made airtight, while there is a gap between the walls of both cases,

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована при конструировании разнообразных теплообменных аппаратов, в частности, котлов, предназначенных для отопления и/или горячего водоснабжения.The utility model relates to a power system and can be used in the design of a variety of heat exchangers, in particular, boilers designed for heating and / or hot water supply.

Изучение проблемы эффективности использования топлива (газообразного, жидкого или твердого) в теплообменных аппаратах показало, что эффективная работа оборудования отмечается исключительно при максимальных режимах его нагружения. Для этого состояния характерен максимальный КПД, который вносится в техническую характеристику паспортных данных теплообменных аппаратов.A study of the problem of fuel efficiency (gaseous, liquid, or solid) in heat exchangers showed that the efficient operation of equipment is observed exclusively at maximum loading conditions. This state is characterized by maximum efficiency, which is introduced into the technical characteristics of the passport data of heat exchangers.

Происходит парадоксальная ситуация, когда экономия топлива оборачивается увеличением его расхода. Теоретически все теплообменное оборудование должно работать исключительно на максимальной мощности с периодическим включением-отключением. Однако такой режим работы не применяется из-за сложностей, связанных, например, с периодическим образованием точек росы, приводящих к интенсивной коррозии металлоконструкций и т.д. Таким образом, при уменьшении подачи топлива сгоревшие газы по мере их движения к дымоходу под действием тяги складываются в достаточно тонкую струю или тонкий шлейф, которые проходят вдоль стенок (ребер) теплообменника, едва касаясь их. Этому способствует достаточно широкое, выполненное с поправкой на загрязнение сажей, отверстие дымохода. Для устранения этого потоки сгоревших газов турбулизируют, перенаправляют и т.д., но это лишь частично решает проблему эффективной теплопередачи.A paradoxical situation occurs when fuel economy results in an increase in its consumption. Theoretically, all heat exchange equipment should work exclusively at maximum power with periodic on-off. However, this mode of operation is not applied due to difficulties associated, for example, with the periodic formation of dew points, leading to intense corrosion of metal structures, etc. Thus, with a decrease in the fuel supply, the burnt gases as they move to the chimney under the influence of the draft form a rather thin stream or thin loop, which pass along the walls (fins) of the heat exchanger, barely touching them. This contributes to a fairly wide, corrected for soot pollution, the opening of the chimney. To eliminate this, the flows of burnt gases are turbulized, redirected, etc., but this only partially solves the problem of efficient heat transfer.

В частности, известен котел отопительный газовый, состоящий из прямоугольного шкафа с тепловой защитой и кожухом, внутри которого расположены топка, теплообменник и патрубок выхода продуктов сгорания через внешнюю стенку помещения, при этом патрубок выхода продуктов сгорания установлен вертикально за внешней стенкой помещения и содержит конусообразный насадок с криволинейными плоскостями и направляющими и закручивающими ребрами [Описание изобретения к патенту РФ №2269065 от 29.03.2004, МПК F24H 1/00, F23J 15/02, опубл. 27.01.2006]. Настоящий котел обеспечивает улучшение экологических параметров эксплуатации.In particular, a gas heating boiler is known, consisting of a rectangular cabinet with thermal protection and a casing, inside of which there is a furnace, heat exchanger and a pipe for the exit of combustion products through the outer wall of the room, while the pipe for the exit of combustion products is installed vertically behind the outer wall of the room and contains a cone-shaped nozzle with curved planes and guiding and twisting ribs [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2269065 of 03/29/2004, IPC F24H 1/00, F23J 15/02, publ. January 27, 2006]. This boiler provides improved environmental performance.

Как упоминалось выше, эффективная тяга уносит тепло из топки, тем эффективнее, чем меньше топлива там сгорает.Это приводит к увеличению расхода топлива и, соответственно снижает КПД котла.As mentioned above, effective draft carries heat from the furnace, the more efficient the less fuel burns there. This leads to an increase in fuel consumption and, accordingly, reduces the efficiency of the boiler.

Существуют другие варианты котлов, которые отличаются тем же самым принципом неэффективного использования тепла продуктов сгорания топлив, например:There are other boiler options that differ in the same principle of inefficient use of heat from the products of fuel combustion, for example:

Известен вертикальный водогрейный жаротрубный котел, содержащий корпус, в нижней части которого расположена топка, подающий и обратный патрубки, патрубок удаления дымовых газов, при этом верхняя часть котла выполнена в виде центральной трубчатой и кольцеобразной камер, которые образуют с внутренним диаметром корпуса внутренний и внешний кольцеобразные вертикальные газоходы, нижняя часть упомянутых камер заглушена, а верхняя часть соединена с корпусом котла, внутренний газоход соединен с внешним и с патрубком удаления дымовых газов с помощью окна, а внутренняя и внешняя поверхности газоходов выполнены в виде цилиндрических винтообразных металлических ребер, образующих винтообразные восходящие газоходы [Описание изобретения к патенту РФ №2158395 от 12.05.1999, МПК7 F24H 1/28, опубл. 27.10.2000]. Настоящий котел обеспечивает повышение коэффициента полезного действия и удешевление производства теплоэнергии.Known is a vertical fire-tube boiler containing a housing, in the lower part of which there is a furnace, supply and return pipes, a flue gas removal pipe, while the upper part of the boiler is made in the form of a central tubular and annular chamber, which form an inner and outer ring-shaped chambers with an inner diameter vertical flues, the lower part of the mentioned chambers is muffled, and the upper part is connected to the boiler body, the internal duct is connected to the external and to the flue gas removal pipe with omoschyu window, and the inner and outer surfaces of gas ducts are in the form of cylindrical metal helical ribs forming helical ascending flues [Disclosure of the invention to RF patent №2158395 of 12.05.1999, MPK 7 F24H 1/28, publ. 10.27.2000]. This boiler provides an increase in the efficiency and lower cost of heat production.

Известен водогрейный котел, содержащий корпус, топочную камеру, размещенную в корпусе с образованием водяной рубашки между ними, патрубок подвода холодной (обратной) воды и горелочное устройство, которые размещены в нижней части соответственно водяной рубашки и топочной камеры, патрубок отвода горячей воды и дымовыводящий патрубок, при этом в нижней части топочной камеры над горелочным устройством установлены теплообменники в виде пучков труб, размещенных наклонно и закрепленных обоими концами в соответствующих противоположных стенках топочной камеры с образованием коллекторов соответственно входного и выходного, причем входной коллектор размещен ниже, чем выходной, и соединен с водяной рубашкой, а выходной коллектор соединен с патрубком отвода горячей воды [Описание изобретения к патенту РФ №2273802 от 12.07.2004, МПК F24H 1/44, опубл. 10.04.2006]. Конструкция котла обеспечивает увеличение поверхности теплообмена за счет ступенчатой теплопередачи и гравитационной циркуляции воды, повышение эффективности использования дымовых газов, а также повышение КПД и экономичности.Known water boiler containing a housing, a combustion chamber placed in the housing with the formation of a water jacket between them, a pipe for supplying cold (reverse) water and a burner device, which are located in the lower part, respectively, of a water jacket and a combustion chamber, a pipe for removing hot water and a smoke outlet moreover, in the lower part of the combustion chamber above the burner device heat exchangers are installed in the form of bundles of pipes placed obliquely and fixed by both ends in the corresponding opposite walls x the combustion chamber with the formation of collectors of the input and output, respectively, and the input collector is located lower than the output and connected to the water jacket, and the output collector is connected to the pipe for draining hot water [Description of the patent of the Russian Federation No. 2273802 from 12.07.2004, IPC F24H 1/44, publ. 04/10/2006]. The design of the boiler provides an increase in the heat exchange surface due to stepwise heat transfer and gravitational circulation of water, an increase in the efficiency of the use of flue gases, as well as an increase in efficiency and efficiency.

Известен котел отопительный водогрейный газовый каскадный, содержащий корпус, топочный блок с топочной камерой и газовой горелкой, теплообменную поверхность с расположенным над топочной камерой верхним медно-чугунно-стальным теплообменником с пучком медных оребренных труб и сборник продуктов сгорания газа над ним, при этом теплообменная поверхность дополнительно снабжена нижним теплообменником в виде полого элемента из листового материала, расположенного по периметру вокруг топки, нижний и верхний теплообменники теплообменной поверхности и сборник продуктов сгорания газа объединены в модуль а, по крайней мере, два модуля расположены и закреплены один над другим и имеют самостоятельные дымоотводы, причем межтрубное пространство верхнего ряда и боковое пространство крайних труб верхнего теплообменника снабжены пластинами-активаторами из нержавеющей стали [Описание изобретения к патенту РФ №2381421 от 17.09.2007, МПК F24H 1/00, опубл. 10.02.2010]. Котел решает задачу минимизации веса, обеспечение КПД не ниже 91%, повышение ресурса и ремонтопригодности, обеспечение удобства эксплуатации и технического обслуживания скоростного медного и объемного стального теплообменников.Known boiler heating gas gas cascade, comprising a housing, a combustion unit with a combustion chamber and a gas burner, a heat exchange surface with an upper copper-iron-steel heat exchanger located above the combustion chamber with a bundle of copper finned tubes and a collection of gas combustion products above it, while the heat exchange surface additionally equipped with a lower heat exchanger in the form of a hollow element of sheet material located around the perimeter around the furnace, the lower and upper heat exchangers of the heat exchange the surface and the collection of gas combustion products are combined into a module, and at least two modules are located and fixed one above the other and have independent chimneys, and the annular space of the upper row and the lateral space of the outer tubes of the upper heat exchanger are equipped with stainless steel activator plates [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2381421 from 09/17/2007, IPC F24H 1/00, publ. 02/10/2010]. The boiler solves the problem of minimizing weight, ensuring an efficiency of at least 91%, increasing the resource and maintainability, ensuring the convenience of operation and maintenance of high-speed copper and volume steel heat exchangers.

Известен водогрейный котел, содержащий корпус, размещенные в корпусе водяной объем с соответствующими входом и выходом для протока воды, топочную камеру с горелками, дымогарные трубы, снабженные вставками и сообщенные своими входами с топочной камерой, а выходами - с коллектором дымовых газов, связанным с дымовой трубой, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО вставки имеют поперечное сечение, например в форме креста, по периферии вставок установлены штампованные из листа турбулизаторы в форме сопла, обрезанного в его горле [Описание изобретения к патенту РФ №2256127 от 17.11.2003, МПК7 F24H 1/28, опубл. 10.07.2005]. Использование узких щелевых каналов и кольцевых выступов в дымогарных трубах сопровождается значительным сопротивлением в газовом тракте, что исключает использование относительно простых в изготовлении атмосферных горелок, характерных для бытовых водогрейных котлов. Котел отличается высоким КПД.A well-known boiler containing a housing, a water volume placed in the housing with a corresponding inlet and outlet for a water flow, a combustion chamber with burners, smoke tubes equipped with inserts and communicated with their inputs to the combustion chamber, and the outputs with a flue gas collector associated with the flue pipe, DIFFERENT THAT the inserts have a cross section, for example in the form of a cross, turbulators stamped from a sheet are installed on the periphery of the inserts in the form of a nozzle cut in its throat [Description of the invention to the patent RF №2256127 dated 11/17/2003, IPC 7 F24H 1/28, publ. 07/10/2005]. The use of narrow slotted channels and annular protrusions in smoke tubes is accompanied by significant resistance in the gas path, which eliminates the use of relatively simple to manufacture atmospheric burners, typical for domestic hot water boilers. The boiler is highly efficient.

Известен отопительный котел, содержащий изолированный корпус, включающий размещенные в нижней части топочную камеру с газовыми горелками, над ними теплообменник в виде пучка труб, подключенных к входному и выходному водяным коллекторам, а в верхней части - коллектор дымовых газов с выходным отверстием, при этом трубы теплообменника выполнены из меди или медно-никелевого сплава, а водяные коллекторы - из чугуна и каждая труба теплообменника снабжена отражательными пластинами [Описание изобретения к патенту РФ №2169316 от 11.10.2000, МПК7 F24H 1/00, опубл. 20.06.2001]. Котел отличается повышенной эффективностью использования тепла дымовых газов.A heating boiler is known comprising an insulated casing including a combustion chamber with gas burners located in the lower part, a heat exchanger in the form of a bundle of pipes connected to the inlet and outlet water collectors above them, and a flue gas collector with an outlet in the upper part, the heat exchanger is made of copper or a copper-nickel alloy, and the water collectors are made of cast iron and each tube of the heat exchanger is equipped with reflective plates [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2169316 from 11.10.2000, IPC 7 F24H 1/00, op off 06/20/2001]. The boiler is characterized by increased efficiency of the use of flue gas heat.

Известен котел для отопления и/или горячего водоснабжения, содержащий корпус, внутри которого расположена топочная камера с газовой горелкой, теплообменники контура отопления, сборник продуктов сгорания газа, расположенный в верхней части котла, при этом первый теплообменник контура отопления выполнен в виде водяной рубашки, расположенной, по меньшей мере, по части периметра топочной камеры, а второй теплообменник выполнен в виде медной или на основе медного сплава оребренной трубы, расположенной в верхней части топочной камеры и сообщающейся с первым теплообменником [Описание изобретения к патенту РФ №2452907 от 01.03.2011, МПК F24H 1/08, опубл. 10.06.12]. Наличие второго теплообменника в виде медной или на основе медного сплава оребренной трубы обеспечивает высокий КПД котла и увеличенную производительность по теплопередаче.Known boiler for heating and / or hot water supply, comprising a housing, inside which there is a combustion chamber with a gas burner, heat exchangers for the heating circuit, a collection of gas combustion products located in the upper part of the boiler, while the first heat exchanger of the heating circuit is made in the form of a water jacket located at least along the perimeter of the combustion chamber, and the second heat exchanger is made in the form of a copper or based on a copper alloy finned tube located in the upper part of the combustion chamber and with the first heat exchanger [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2452907 dated 01.03.2011, IPC F24H 1/08, publ. 06/10/12]. The presence of a second heat exchanger in the form of a copper or based on a copper alloy finned tube provides high boiler efficiency and increased heat transfer performance.

Известен котел для отопления и/или горячего водоснабжения, содержащий расширительный бачок и герметичный корпус, в котором размещены топочная камера с газовой горелкой, теплообменник контура отопления с дымовой коробкой, патрубки для подачи воздуха в топку к газовой горелке и удаления продуктов сгорания, расположенные в верхней части котла, при этом теплообменник контура отопления включает призматический корпус с открытой нижней частью, трубной доской в верхней части и змеевиком на наружной поверхности, дымовая коробка в месте ее соединения с патрубком удаления продуктов сгорания снабжена каналом, соединенным с внутренней полостью герметичного корпуса [Описание изобретения к патенту РФ №2452906 от 14.09.2010, МПК F24H 1/08, опубл. 10.06.12]. Котел отличается улучшенными эксплуатационными и весовыми характеристиками, надежностью в работе и простотой в обслуживании, обеспечивает повышение температуры отходящих газов и увеличение КПД или сохранение его на уровне требований государственных стандартов.A boiler for heating and / or hot water supply is known, which contains an expansion tank and a sealed housing in which a combustion chamber with a gas burner, a heat exchanger of the heating circuit with a smoke box, pipes for supplying air to the furnace to the gas burner and removing combustion products located at the top parts of the boiler, while the heat exchanger of the heating circuit includes a prismatic housing with an open lower part, a pipe board in the upper part and a coil on the outer surface, a smoke box in the place of its connection neniya with the flue spigot is provided with a duct connected to the interior of the hermetic housing [Disclosure of the invention to RF patent №2452906 from 14.09.2010, IPC F24H 1/08, publ. 06/10/12]. The boiler is characterized by improved operational and weight characteristics, reliable operation and ease of maintenance, provides an increase in the temperature of the exhaust gases and an increase in efficiency or maintain it at the level of state standards.

Как видно, увеличенный КПД всех перечисленных теплообменных аппаратов, независимо от конструкции и типа их теплообменников относится к максимальной нагрузке в топочной камере. При ее снижении КПД резко падает и происходит увеличение расхода топлив - твердого, жидкого или газообразного.As you can see, the increased efficiency of all of these heat exchangers, regardless of the design and type of their heat exchangers, refers to the maximum load in the combustion chamber. When it decreases, the efficiency drops sharply and there is an increase in fuel consumption - solid, liquid or gaseous.

Задача, решаемая полезной моделью и достигаемый технический результат, заключаются в расширении арсенала теплообменных аппаратов, эффективно использующих тепло продуктов сгорания газообразных, жидких и твердых топлив независимо от регулирования уровня мощности горелки, форсунки или топочной камеры, снижение расхода топлив, повышение и стабилизация коэффициента полезного действия теплообменного оборудования на разных режимах его работы.The problem solved by the utility model and the achieved technical result consists in expanding the arsenal of heat exchangers that efficiently use the heat of the combustion products of gaseous, liquid and solid fuels regardless of the regulation of the power level of the burner, nozzle or combustion chamber, reducing fuel consumption, increasing and stabilizing the efficiency heat exchange equipment in different modes of its operation.

Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в теплообменном аппарате, содержащем корпус с горелкой, форсункой или топочной камерой, теплообменник с конвективными каналами и патрубок отвода продуктов сгорания, при этом пространство корпуса включает расположенные в технологической последовательности характерные зоны: забора воздуха, подвода воздуха к зоне горения топлива, горения топлива, нагрева теплоносителя продуктами сгорания и отвода охлажденных продуктов сгорания, зона нагрева теплоносителя продуктами сгорания выполнена с суммарной площадью конвективных каналов для прохода продуктов сгорания в теплообменнике, равным (6,0-8,6) см2/1 кВт мощности горелки, форсунки или топочной камеры, при этом зона нагрева теплоносителя и зона отвода охлажденных продуктов сгорания разделены дросселирующей перегородкой с образованием коллектора с, по меньшей мере, одним отверстием, площадь которого составляет (0,9-1,3) см2/1 кВт мощности горелки, форсунки или топочной камеры, причем зона отвода продуктов сгорания выполнена сообщающейся с зоной забора воздуха посредством, по меньшей мере, одного эжекционного канала.To solve this problem and achieve the claimed technical result in a heat exchanger containing a housing with a burner, nozzle or furnace chamber, a heat exchanger with convective channels and a pipe for exhausting combustion products, the housing space includes characteristic zones located in the technological sequence: air intake, air supply to the zone of fuel combustion, fuel combustion, heating of the coolant with combustion products and removal of cooled combustion products, the heating medium of the coolant I combustion products made with the total area of the convective canals for the passage of combustion products in the heat exchanger to be (6,0-8,6) cm 2/1 kW power burner, injector, or combustion chamber, the heat medium heating zone and outlet zone is cooled combustion products throttling separated by a partition to form a manifold with at least one opening, an area of (0.9-1.3) cm 2/1 kW burner, injector, or combustion chamber, and combustion products outlet zone is arranged in communication with the zone of ora air through at least one ejection channel.

Кроме этого, теплообменный аппарат:In addition, the heat exchanger:

- содержит технологически связанный с внутренним (основным) корпусом наружный теплоизолирующий корпус, при этом между стенками обоих корпусов имеется зазор, выполненный с возможностью перемещения воздушных потоков и сообщающийся с внутренним пространством помещения;- contains an external heat-insulating case technologically connected with the internal (main) case, while there is a gap between the walls of both cases, made with the possibility of moving air flows and communicating with the internal space of the room;

- содержит технологически связанный с внутренним (основным) корпусом наружный теплоизолирующий корпус, выполненный герметичным, при этом между стенками обоих корпусов имеется зазор, выполненный с возможностью перемещения воздушных потоков и сообщающийся с независимым от внутреннего пространства помещения источником забора воздуха.- contains an external heat-insulating case technologically connected with the internal (main) case, made airtight, while there is a gap between the walls of both cases, made with the possibility of moving air flows and communicating with an air intake source independent of the interior space of the room.

Полезная модель поясняется чертежами, где:The utility model is illustrated by drawings, where:

- на фиг. 1-3 показан типовой теплообменный аппарат и схема подвода продуктов сгорания к его теплообменнику при разных режимах нагрузки - 100%, 60% и 30%, соответственно;- in FIG. Figure 1-3 shows a typical heat exchanger and a circuit for supplying combustion products to its heat exchanger under different load conditions - 100%, 60% and 30%, respectively;

- на фиг. 4-6 - теплообменный аппарат, выполненный согласно полезной модели, и схема подвода продуктов сгорания к его теплообменнику при разных режимах нагрузки - 100%, 60% и 30%, соответственно;- in FIG. 4-6 - heat exchanger, made according to the utility model, and a circuit for supplying combustion products to its heat exchanger under different load conditions - 100%, 60% and 30%, respectively;

- на фиг. 7 и 8 показаны теплообменные аппараты фиг. 4-6, оснащенные теплоизолирующими корпусами с вариантами организации забора и подвода воздуха к горелке (на форсунку или в топочную камеру) - из помещения и из-за пределов помещения, соответственно.- in FIG. 7 and 8 show the heat exchangers of FIG. 4-6, equipped with heat-insulating enclosures with options for organizing the intake and supply of air to the burner (to the nozzle or to the combustion chamber) - from the room and from outside the room, respectively.

Теплообменный аппарат содержит корпус 1 (также далее по тексту - внутренний, основной корпус 1) с горелкой 2 (или форсункой, или топочной камерой - условно не показаны), теплообменник 3 с конвективными каналами 4 и патрубок 5 отвода продуктов сгорания, при этом пространство корпуса 1 включает расположенные в технологической последовательности характерные зоны: забора 6 воздуха, подвода 7 воздуха к зоне горения топлива, горения 8 топлива, нагрева 9 теплоносителя продуктами сгорания и отвода 10 охлажденных продуктов сгорания, причем зона 9 нагрева теплоносителя продуктами сгорания выполнена с суммарной площадью конвективных каналов 4 для прохода продуктов сгорания в теплообменнике 3, равным (6,0-8,6) см2/1 кВт мощности горелки 2 (или форсунки, или топочной камеры), при этом зона 9 нагрева теплоносителя и зона 10 отвода охлажденных продуктов сгорания разделены дросселирующей перегородкой 11 с образованием коллектора 12 с, по меньшей мере, одним отверстием 13, площадь которого составляет (0,9-1,3) см2/1 кВт мощности горелки 2 (или форсунки, или топочной камеры), причем зона 10 отвода продуктов сгорания выполнена сообщающейся с зоной 6 забора воздуха посредством, по меньшей мере, одного эжекционного канала 14.The heat exchanger comprises a housing 1 (also hereinafter referred to as an internal, main housing 1) with a burner 2 (or a nozzle or a combustion chamber not shown conventionally), a heat exchanger 3 with convective channels 4 and a pipe 5 for exhausting combustion products, while the housing space 1 includes characteristic zones located in the technological sequence: air intake 6, air supply 7 to the fuel combustion zone, fuel combustion 8, heating 9 coolant with combustion products and removal of 10 cooled combustion products, the heating zone 9 plonositelya combustion products made with the total area of convective channels 4 for the passage of combustion products in the heat exchanger 3, to be (6,0-8,6) cm 2/1 kW power burner 2 (or the injector or combustion chamber), with the heating zone 9 coolant outlet 10 and a zone cooled combustion products divided throttling baffle 11 to form the reservoir 12 with at least one opening 13, an area of (0.9-1.3) cm 2/1 kW power burner 2 (or the injector, or combustion chamber), moreover, the zone 10 of the exhaust of combustion products made communicating with the zone 6 of the air intake through at least one ejection channel 14.

Теплообменный аппарат может содержать технологически связанный с внутренним (основным) корпусом 1 наружный теплоизолирующий корпус 15, при этом между стенками обоих корпусов 1 и 15 имеется зазор 16, выполненный с возможностью перемещения воздушных потоков и сообщающийся с внутренним пространством 17 помещения.The heat exchanger may comprise an outer heat insulating body 15 which is technologically connected with the internal (main) body 1, and there is a gap 16 between the walls of both buildings 1 and 15, made with the possibility of moving air flows and communicating with the interior space 17 of the room.

Также теплообменный аппарат может содержать технологически связанный с внутренним (основным) корпусом 1 наружный теплоизолирующий корпус 18, выполненный герметичным, при этом между стенками обоих корпусов 1 и 18 имеется зазор 19, выполненный с возможностью перемещения воздушных потоков и сообщающийся с независимым от внутреннего пространства помещения источником 20 забора воздуха.Also, the heat exchanger may comprise an external heat-insulating housing 18 that is technologically connected with the inner (main) body 1 and is sealed, while there is a gap 19 between the walls of both buildings 1 and 18, made with the possibility of moving air flows and communicating with a source independent of the interior space of the room 20 air intake.

Порядок работы теплообменного аппарата заключается в подаче топлива и воздуха к горелке 2 (или на форсунку, или в топочную камеру), сгорание топлива, подвод продуктов сгорания к теплообменнику 3, нагрев теплоносителя через стенки теплообменника 3 и отвод охлажденных продуктов сгорания через патрубок 5 их удаления, который осуществляют с гидродинамическим сопротивлением через коллектор 12 посредством дросселирования через отверстие 13, которое совмещают с эжекцией воздуха из прилегающего окружающего пространства, например, через каналы 14. Подаваемый к горелке 2 (или к форсунке, или в топочную камеру) воздух может подогреваться за счет его контакта с нагретыми поверхностями наружных элементов конструкции, например, с корпусами 1 и 15, обладающими максимальной площадью поверхности теплоотдачи.The operation of the heat exchanger consists in supplying fuel and air to the burner 2 (or to the nozzle or to the combustion chamber), burning fuel, supplying combustion products to the heat exchanger 3, heating the heat carrier through the walls of the heat exchanger 3 and discharging the cooled combustion products through the pipe 5 for their removal , which is carried out with hydrodynamic resistance through the collector 12 by throttling through the hole 13, which is combined with the ejection of air from the surrounding environment, for example, through channels 14. odavaemy to the burner 2 (or to the injector, or combustion chamber), the air may be heated due to its contact with the heated outer surfaces of the construction elements, for example, with housings 1 and 15 having the maximum area of heat transfer surface.

Проанализируем существенные признаки полезной модели.Let us analyze the essential features of a utility model.

В результате исследования работы разнообразных теплообменных аппаратов (см. фиг. 1-3), размещенных в типовых корпусах 1, было выявлено существенное снижение КПД в зависимости от уменьшения нагрузки на горелке 21 (на форсунке или в топочной камере). Практически это означает, что при уменьшении подачи газообразного, жидкого или твердого топлива с целью его экономии, например, в котел для отопления и/или горячего водоснабжения при повышении температуры окружающей среды, на деле не приводит к экономии, а, скорее, к перерасходу. И если при 100% загрузке теплообменного оборудования величина КПД колеблется в районе 85%, то при 30% - всего 15%. Физически это выглядит, как складывание тепловых потоков 22 продуктов сгорания и их стремлением принять наиболее компактный вид и максимально обтекаемую форму - см. фиг. 1-3. В итоге, при малых нагрузках тепловые потоки складываются, практически, в «нить», которая проходит через конвекционные каналы 23, не касаясь их стенок, и уходит в патрубок 24 отвода.As a result of the study of the operation of various heat exchangers (see Figs. 1-3) located in typical buildings 1, a significant decrease in efficiency was revealed depending on a decrease in the load on the burner 21 (on the nozzle or in the combustion chamber). In practice, this means that if the supply of gaseous, liquid or solid fuel is reduced in order to save it, for example, in a boiler for heating and / or hot water supply with an increase in the ambient temperature, in fact, it does not lead to savings, but rather, to cost overruns. And if at 100% loading of heat exchange equipment the efficiency value fluctuates around 85%, then at 30% - only 15%. Physically, this looks like the folding of the heat flows 22 of the combustion products and their desire to take on the most compact form and the most streamlined shape - see fig. 1-3. As a result, at low loads, the heat fluxes add up, practically, into a “thread”, which passes through convection channels 23 without touching their walls, and leaves into the outlet pipe 24.

Потребовалось техническое решение, обеспечивающее эффективное заполнение зоны 9 нагрева теплоносителя продуктами сгорания с гарантированной передачей ими своего тепла стенкам теплообменника 3.A technical solution was required to ensure efficient filling of the heating medium heating zone 9 with combustion products with guaranteed transfer of their heat to the walls of the heat exchanger 3.

Результатом явилось техническое решение теплообменного аппарата, реализующее новый порядок его работы.The result was a technical solution for a heat exchanger, implementing a new procedure for its operation.

Оптимизация работы теплообменного аппарата включает определение максимальной мощности горелки 2 (или форсунки, или топочной камеры), которую выбирают из расчета 1 кВт/(6,0-8,6) см2 минимальной суммарной площади конвективных каналов 4 для прохода продуктов сгорания в теплообменнике, при этом отвод охлажденных продуктов сгорания осуществляют с гидродинамическим сопротивлением через коллектор 12, расположенный на выходе из теплообменника 3, посредством дросселирования, по меньшей мере, через одно отверстие 13, площадь сечения которого выбирают исходя из расчета (0,9-1,3) см2/1 кВт мощности горелки 2 (или форсунки, или топочной камеры), причем отвод охлажденных продуктов сгорания в патрубок 5 их удаления после дросселирования совмещают с эжекцией воздуха из прилегающего окружающего пространства, предпочтительно через ряд отверстий - эжекционные каналы 14.Optimization of the operation of the heat exchanger includes determining the maximum power of the burner 2 (or nozzle or furnace chamber), which is selected at the rate of 1 kW / (6.0-8.6) cm 2 of the minimum total area of convective channels 4 for the passage of combustion products in the heat exchanger, while the discharge of cooled combustion products is carried out with hydrodynamic resistance through a collector 12 located at the outlet of the heat exchanger 3, by throttling through at least one hole 13, the cross-sectional area of which is chosen based on the calculation (0.9-1.3) cm 2/1 kW power burner 2 (or the injector or combustion chamber), the removal of cooled combustion products in the nozzle 5 after their removal is combined with throttling of air ejection from the adjacent surrounding space, preferably through a series of holes - ejection channels 14.

Значения суммарной площади конвективных каналов 4 для прохода продуктов сгорания в теплообменнике меньшие 6,0 см2/1 кВт препятствуют эффективному непринудительному - за счет естественной тяги, - отводу продуктов сгорания, а значения большие 8,6 см2/1 кВт приводят к тому, что естественная тяга заставляет тепловые потоки складываться, создавая между ними и стенками конвективных каналов 4 теплоизолирующую воздушную прослойку.The values of the total area of the convection channels 4 for the passage of combustion products in the heat exchanger smaller 6.0 cm 2/1 kW hinder effective non-coercive - due to natural draft, - combustion gases, and values greater 8.6 cm 2/1 kW lead to that natural traction causes heat flows to form, creating a heat-insulating air gap between them and the walls of convective channels 4.

Значения площади сечения отверстия 13 для дросселирования в коллекторе меньшие 0,9 см2/1 кВт мощности горелки 2 (или форсунки, или топочной камеры) приведут к тому, что охлажденные продукты сгорания не будут полностью выводиться из конвективных каналов 4 и коллектора 12, создавая теплоизоляционные зоны, приводящие к снижению эффективности теплообмена (теплопередачи, излучения), а значения большие 1,3 см2/1 кВт приведут к формированию индивидуального канала интенсивного отсоса продуктов сгорания при сохранении теплоизоляционных зон.Values sectional area openings 13 for throttling the manifold smaller 0.9 cm 2/1 kW power burner 2 (or the injector or combustion chamber) will lead to the fact that cooling of the combustion products will not be evacuated from the convective canals 4 and manifold 12, creating insulating area leading to a decrease in heat exchange efficiency (heat transfer, radiation), while values greater than 1.3 cm 2 / 1KW will lead to formation of an individual channel intense suction of the combustion products while maintaining the insulating zones.

Эжекционные каналы 14 обеспечивают выравнивание силы тяги вытяжного канала 5 и тяги через дросселирующее отверстие 13 в перегородке 11 коллектора 12 в зависимости от нагрузки на горелке 2 (или на форсунке, или в топочной камере), перепада температур в помещении, где установлен теплообменный аппарат, и на улице, этажности помещения, розы ветров, заведомо большого стандартизованного сечения вытяжного канала 5, наличия открытых-закрытых форточек и дверей и т.д.Ejection channels 14 provide equalization of the thrust force of the exhaust channel 5 and the thrust through the throttling hole 13 in the baffle 11 of the manifold 12 depending on the load on the burner 2 (either on the nozzle or in the combustion chamber), the temperature difference in the room where the heat exchanger is installed, and on the street, number of storeys of the room, wind rose, obviously large standardized cross-section of the exhaust duct 5, the presence of open-closed windows and doors, etc.

Перечисленные приемы в итоге обеспечиваю увеличение КПД тепло-обменного оборудования и его стабилизацию в зависимости от нагрузки на горелке 2 (или на форсунке, или в топочной камере) - см. фиг. 4-6. Дополнительное улучшение показателей оборудования можно получить за счет подачи к горелке 2 (или к форсунке, или в топочную камеру) подогретого воздуха, что обеспечивается за счет его контакта с нагретыми поверхностями наружных, преимущественно, корпусных элементов оборудования.These methods ultimately provide an increase in the efficiency of heat-exchange equipment and its stabilization depending on the load on the burner 2 (either on the nozzle or in the combustion chamber) - see Fig. 4-6. An additional improvement in equipment performance can be obtained by supplying heated air to burner 2 (or to the nozzle or to the combustion chamber), which is ensured by its contact with the heated surfaces of the external, mainly housing elements of the equipment.

Внутреннее и внешнее пространство корпуса 1 теплообменного аппарата содержит расположенные в технологической последовательности характерные зоны: забора 6 воздуха, подвода 7 воздуха к зоне горения топлива, горения 8 топлива, нагрева 9 теплоносителя продуктами сгорания и отвода 10 охлажденных продуктов сгорания.The internal and external space of the housing 1 of the heat exchanger contains characteristic zones located in the technological sequence: air intake 6, air supply 7 to the fuel combustion zone, fuel combustion 8, heating 9 coolant with combustion products and removal of 10 cooled combustion products.

Соответственно, зона нагрева 9 теплоносителя продуктами сгорания выполнена с суммарной площадью конвективных каналов 4 для прохода продуктов сгорания в теплообменнике 3, равным (6,0-8,6) см2/1 кВт мощности горелки 2 (или форсунки, или топочной камеры), причем зона 9 нагрева теплоносителя и зона 10 отвода охлажденных продуктов сгорания разделены дросселирующей перегородкой 11 с образованием коллектора 12 с, преимущественно, одним отверстием 13, площадь которого составляет (0,9-1,3) см2/1 кВт мощности горелки 2 (или форсунки, или топочной камеры), причем зона 10 отвода продуктов сгорания выполнена сообщающейся с зоной 6 забора воздуха посредством одного или нескольких эжекционных каналов 14.Accordingly, the 9 heating coolant combustion zone is formed with a total area of 4 convective canals for the passage of combustion products in the heat exchanger 3, to be (6,0-8,6) cm 2/1 kW power burner 2 (or the injector or combustion chamber), 9 wherein the heat medium heating zone and a zone 10 cooled combustion products outlet throttling baffle 11 are separated to form the manifold 12, preferably, one opening 13 with an area of (0.9-1.3) cm 2/1 kW burner 2 (or nozzles, or combustion chamber), moreover, it 10 exhaust gases is made communicating with the zone 6 of the air intake through one or more ejection channels 14.

Как видно, выявленные закономерности обеспечивают достижение заявленного технического результата, они позволяют провести модернизацию практически любого теплообменного оборудования с увеличением и стабилизацией КПД в зависимости от нагрузки на горелке 2 (или на форсунке, или в топочной камере).As can be seen, the identified patterns ensure the achievement of the claimed technical result, they allow the modernization of almost any heat transfer equipment with an increase and stabilization of efficiency depending on the load on the burner 2 (or on the nozzle or in the combustion chamber).

При оснащении основного корпуса 1 теплообменного аппарата дополнительным наружным теплоизолирующим корпусом 15 появляется возможность подогрева воздуха, поступающего в зону горения, за счет отвода излишков тепла от основного корпуса 1, при этом воздух может забираться, как из окружающего теплообменный аппарат пространства, т.е. из помещения (см. поз. 17), так и извне, например, с улицы (см. поз. 20) через специальный патрубок 25. В одном случае получается теплообменный аппарат открытого типа, в другом - закрытого.When the main body 1 of the heat exchanger is equipped with an additional external heat-insulating body 15, it becomes possible to heat the air entering the combustion zone by removing excess heat from the main body 1, while air can be taken from the space surrounding the heat exchanger, i.e. from the room (see pos. 17), and from the outside, for example, from the street (see pos. 20) through a special pipe 25. In one case, an open-type heat exchanger is obtained, in the other, a closed one.

Рассмотрим работу теплообменного аппарата на примере котла для обогрева и горячего водоснабжения, оснащенного газовой горелкой 2 (как наиболее явно обеспечивающей положительный эффект), хотя с таким же, или чуть меньшим эффектом, он может быть оснащен форсункой под жидкое топливо или топочной камерой под твердое топливо.Let us consider the operation of a heat exchanger using the example of a boiler for heating and hot water supply equipped with a gas burner 2 (as the most obviously providing a positive effect), although with the same or slightly lesser effect, it can be equipped with a nozzle for liquid fuel or a combustion chamber for solid fuel .

Пример 1 - см. фиг. 7. Котел для обогрева и горячего водоснабжения открытого типа.Example 1 — see FIG. 7. A boiler for heating and hot water supply of an open type.

Котел проектируется с расчетом необходимой мощности горелки 2, которая увязана с суммарной площадью конвективных каналов 4 для прохода продуктов сгорания (т.н. проходное сечение теплообменника 3) вышеуказанным соотношением 1 кВт/(6,0-8,6) см2, например, проходному сечению 40 см2 будет соответствовать оптимальная мощность 40/8,0=5,0 кВт. Соответственно, под мощность горелки 2 или под проходное сечение конвективных каналов 4 подбирают площадь отверстия 13 в дросселирующей перегородке 11 коллектора 12, которая составит для данного случая (0,9-1,3) см2/1 кВт мощности горелки 2, например, 5,0×1,1=5,5 см2.The boiler is designed with the calculation of the required power of the burner 2, which is linked to the total area of convective channels 4 for the passage of combustion products (the so-called flow area of the heat exchanger 3) with the above ratio of 1 kW / (6.0-8.6) cm 2 , for example, the cross section of 40 cm 2 will correspond to the optimum power of 40 / 8.0 = 5.0 kW. Accordingly, under the power of the burner 2 or a convective flow section channels 4 are selected area of the opening 13 in the partition 11 throttling collector 12 which in this case will be (0.9-1.3) cm 2/1 kW burner output 2, for example 5 , 0 × 1.1 = 5.5 cm 2 .

Котел имеет внутренний корпус 1 и наружный корпус 15 с рядом воздухозаборных отверстий 26, расположенных по его периметру. Настоящий котел устанавливают на полу в отведенном месте или крепят на стену, подключают патрубком 5 к штатному каналу отвода продуктов сгорания, патрубками 27 и 28 к системе отопления, патрубками 29 и 30 к водопроводу, а также специальным патрубком (условно не показан) - к магистрали природного газа. В отопительную систему заливают теплоноситель. Клапан 31 воздуховыпуска автоматически освобождает теплообменник 3 контура отопления от находящегося там воздуха. На блоке автоматического управления (условно не показан) газовой горелкой 2 устанавливают необходимую температуру теплоносителя. Далее включают подачу газа и зажигают запальник, пламя с которого воспламеняет горелку 2. Воздух, необходимый для сгорания газа поступает из зоны 6; 17 забора воздуха, которой является пространство помещения, где установлен котел, через отверстия 26 в наружном корпусе 15 в зону 7 его подвода к зоне 8 горения топлива. Смесь газа с воздухом сгорает в зоне 8 и поступает к теплообменнику 3 - зоне 9 нагрева теплоносителя продуктами сгорания. Охлажденные продукты сгорания собираются в коллекторе 12, что способствует максимально возможному заполнению объема пространства конвективных каналов 4 теплообменника 3 независимо от расхода газа на горелке 2 (см. фиг. 4-6) с передачей ему своего тепла и, через отверстие 13 поступают в верхнюю часть зоны 10 их отвода (т.е. за дросселирующую перегородку 11), а далее через патрубок 5 - на улицу. Одновременно с отводом охлажденных продуктов через эжекционные каналы 14 в зону отвода 10 охлажденных продуктов сгорания - за дросселирующую перегородку 11, - засасывается воздух помещения. Настоящий подход позволяет нейтрализовать явно избыточную пропускную способность выбранного с запасом проходного сечения штатного канала отвода охлажденных продуктов сгорания. В противном случае естественная тяга будет высасывать принудительно все продукты сгорания, не давая им возможность передать свое тепло теплоносителю.The boiler has an inner casing 1 and an outer casing 15 with a number of air inlets 26 located around its perimeter. This boiler is installed on the floor in a designated place or mounted on a wall, connected by pipe 5 to the standard exhaust gas duct, pipes 27 and 28 to the heating system, pipes 29 and 30 to the water supply, and a special pipe (not shown conditionally) to the main natural gas. The coolant is poured into the heating system. The exhaust valve 31 automatically releases the heat exchanger 3 of the heating circuit from the air therein. On the automatic control unit (not conventionally shown) a gas burner 2 sets the required temperature of the coolant. Next, turn on the gas supply and ignite, the flame from which ignites the burner 2. The air necessary for the combustion of gas comes from zone 6; 17 air intake, which is the space of the room where the boiler is installed, through the holes 26 in the outer casing 15 in the zone 7 of its supply to the zone 8 of fuel combustion. A mixture of gas and air burns in zone 8 and enters the heat exchanger 3 - zone 9 of the heating medium with combustion products. Cooled combustion products are collected in the collector 12, which contributes to the maximum possible filling of the space of convective channels 4 of the heat exchanger 3, regardless of the gas flow rate on the burner 2 (see Fig. 4-6) with the transfer of its heat and through the hole 13 enter the upper part zone 10 of their outlet (i.e., behind the throttling partition 11), and then through the pipe 5 - to the street. Simultaneously with the discharge of chilled products through the ejection channels 14 into the zone of discharge 10 of the cooled combustion products - for the throttling wall 11, the room air is sucked in. This approach allows us to neutralize the obviously excessive throughput of the standard passage channel selected with a margin of passage for the removal of cooled combustion products. Otherwise, natural draft will forcefully exhaust all combustion products, preventing them from transferring their heat to the heat carrier.

В результате теплообмена нагревается теплоноситель, который, в свою очередь нагревает вторичный контур 32 горячего водоснабжения, если он предусмотрен конструкцией котла.As a result of heat exchange, the coolant is heated, which, in turn, heats the secondary circuit 32 of hot water supply, if it is provided for by the design of the boiler.

Котел эксплуатируется в обычном режиме. При необходимости расход газа уменьшают-увеличивают и независимо от этого, происходит гарантированное заполнение зоны 9 нагрева теплоносителя продуктами сгорания с передачей ими своего тепла теплоносителю через стенки теплообменника 3. Теоретически это выглядит (см. фиг. 4-6), как абсолютное заполнение коллектора 12 продуктами сгорания и такое же заполнение верхней, средней и нижней частей теплообменника 3, в зависимости от нагрузки на горелке 2.The boiler is operated as usual. If necessary, the gas flow rate is reduced, increased, and regardless of this, there is a guaranteed filling of the heating medium heating zone 9 with combustion products with the transfer of their heat to the heat carrier through the walls of the heat exchanger 3. Theoretically, this looks (see Fig. 4-6), as the reservoir is completely filled 12 combustion products and the same filling of the upper, middle and lower parts of the heat exchanger 3, depending on the load on the burner 2.

В результате происходит существенная экономия природного газа при сохранении всех нормативных требований по теплоснабжению.As a result, there is a significant saving of natural gas while maintaining all regulatory requirements for heat supply.

В случае если количество продуктов сгорания превысит скорость их отвода, они нагреют датчик 33 опрокидывания тяги и горелка 2 получит команду на снижение расхода газа или на его отключение.If the amount of combustion products exceeds the speed of their exhaust, they will heat the sensor 33 tipping rollers and burner 2 will receive a command to reduce the gas flow or to turn it off.

Пример 2 - см. фиг. 8. Котел для обогрева и горячего водоснабжения закрытого типа.Example 2 — see FIG. 8. A boiler for heating and hot water supply of a closed type.

Отличие настоящего котла от описанного в Примере 1 заключается в особой конструкции воздухозабора - поз. 6; 20, - который осуществляют непосредственно с улицы - через специальный патрубок 25 наружного корпуса 18 котла. Независимо от нагрузки на горелке 2 подвод воздуха осуществляется в изолированный от пространства помещения внутренний объем наружного корпуса 18, установленного с зазором 19 к внутреннему корпусу 1. В результате исключается возможность выхолаживания помещения и попадания продуктов сгорания в его пространство.The difference between this boiler and the one described in Example 1 lies in the special design of the air intake - pos. 6; 20, - which is carried out directly from the street - through a special pipe 25 of the outer housing 18 of the boiler. Regardless of the load on the burner 2, the air is supplied to the inner volume of the outer casing 18, which is isolated from the space of the space, installed with a gap 19 to the inner casing 1. As a result, the possibility of cooling the room and ingress of combustion products into its space is excluded.

В остальном работа котла аналогична Примеру 1.The rest of the operation of the boiler is similar to Example 1.

Пример 3. Модернизация «традиционного» котла для обогрева и горячего водоснабжения.Example 3. Modernization of the "traditional" boiler for heating and hot water supply.

При модернизации рассчитывают мощность традиционного котла (см. фиг. 1-3), в зависимости от величины проходного сечения теплообменника. Если, например, проходное сечение теплообменника такого котла составило 40 см2, то мощность горелки следует ограничить до уровня - 40/8,0=5,0 кВт, как правило, заменить ее на менее мощную.During the modernization, the capacity of a traditional boiler is calculated (see Figs. 1-3), depending on the size of the flow area of the heat exchanger. If, for example, the flow area of the heat exchanger of such a boiler was 40 cm 2 , then the burner power should be limited to the level of 40 / 8.0 = 5.0 kW, as a rule, replace it with a less powerful one.

Зону нагрева теплоносителя продуктами сгорания и их отвода делят дросселирующей перегородкой с отверстием, преимущественно круглого сечения с отверстием площадь сечения которого составляет, например, 5,0×1,2=6 см2.The heating zone of the coolant by the combustion products and their removal is divided by a throttling partition with an opening, preferably of circular cross section with an opening, the cross-sectional area of which is, for example, 5.0 × 1.2 = 6 cm 2 .

Модернизированный котел эксплуатируется аналогично котлам, описанным в Примерах 1 и 2.The upgraded boiler is operated similarly to the boilers described in Examples 1 and 2.

Приведенные для газовых котлов примеры могут быть распространены и на котлы, работающие на жидком или твердом топливе, а также на любое другое теплообменное оборудование, где есть характерные зоны передачи продуктами сгорания своего тепла стенкам теплообменника и задача настоящей полезной модели заключается в том, чтобы это тепло распределить максимально по всему объему теплопоглащающих (теплопередающих) поверхностей и передать теплоносителю, т.е. сформировать реальную зону 9 нагрева теплоносителя в пределах теплообменника 3. Настоящая полезная модель обеспечивает получение заявленного технического результата при загрузке горелки 2, форсунки или топки в пределах от 100% до 25%. Снижение нагрузки менее, чем 25% приводит к тому, что продукты сгорания будут вытягиваться непосредственно в дросселирующее отверстие 13, минуя коллектор 12 и, соответственно не заполняя полностью теплообменную зону нагрева 9 теплоносителя продуктами сгорания - внутреннее пространство конвективных каналов 4. Непосредственное изменение площади дросселирующего отверстия 13 в процессе снижения нагрузки на горелке 2, на форсунке или в топке признано нецелесообразным, поскольку это усложняет конструкцию теплообменного оборудования.The examples given for gas boilers can be extended to boilers that run on liquid or solid fuels, as well as to any other heat-exchange equipment, where there are characteristic zones by which the products of combustion transfer their heat to the walls of the heat exchanger and the objective of this utility model is to ensure that this heat distribute as much as possible over the entire volume of heat-absorbing (heat-transferring) surfaces and transfer to the coolant, i.e. to form a real zone 9 of heating the coolant within the heat exchanger 3. This utility model provides the claimed technical result when loading the burner 2, nozzle or furnace in the range from 100% to 25%. Reducing the load of less than 25% leads to the fact that the combustion products will be pulled directly into the throttling hole 13, bypassing the manifold 12 and, accordingly, not completely filling the heat exchange heating zone 9 of the coolant with combustion products - the internal space of the convective channels 4. Direct change in the area of the throttling hole 13 in the process of reducing the load on the burner 2, on the nozzle or in the furnace, it was deemed inappropriate, since this complicates the design of the heat exchange equipment.

В результате использования полезной модели расширился арсенал теплообменных аппаратов, эффективно использующих тепло продуктов сгорания газообразных, жидких и твердых топлив независимо от регулирования уровня мощности горелки, форсунки или топочной камеры, снизился расход топлив, повысился и стабилизировался коэффициент полезного действия теплообменного оборудования на разных режимах его работы.As a result of using the utility model, the arsenal of heat exchangers has expanded, effectively using the heat of the combustion products of gaseous, liquid and solid fuels regardless of the regulation of the power level of the burner, nozzle or combustion chamber, fuel consumption has decreased, the efficiency of the heat exchange equipment has increased and stabilized at different operating modes .

Claims (3)

1. Теплообменный аппарат, содержащий корпус с горелкой, форсункой или топочной камерой, теплообменник с конвективными каналами и патрубок отвода продуктов сгорания, при этом пространство корпуса включает расположенные в технологической последовательности характерные зоны: забора воздуха, подвода воздуха к зоне горения топлива, горения топлива, нагрева теплоносителя продуктами сгорания и отвода охлажденных продуктов сгорания, отличающийся тем, что зона нагрева теплоносителя продуктами сгорания выполнена с суммарной площадью конвективных каналов для прохода продуктов сгорания в теплообменнике, равной (6,0-8,6) см2/1 кВт мощности горелки, форсунки или топочной камеры, причем зона нагрева теплоносителя и зона отвода охлажденных продуктов сгорания разделены дросселирующей перегородкой с образованием коллектора с, по меньшей мере, одним отверстием, площадь которого составляет (0,9-1,3) см2/1 кВт мощности горелки, форсунки или топочной камеры, причем зона отвода продуктов сгорания выполнена сообщающейся с зоной забора воздуха посредством, по меньшей мере, одного эжекционного канала.1. A heat exchanger comprising a housing with a burner, nozzle or furnace chamber, a heat exchanger with convective channels and a pipe for exhausting combustion products, while the housing space includes characteristic zones located in the technological sequence: air intake, air supply to the fuel combustion zone, fuel combustion, heating the coolant with combustion products and removal of cooled combustion products, characterized in that the heating zone of the coolant with combustion products is made with a total convection area overt channels for the passage of combustion products in the heat exchanger to be (6,0-8,6) cm 2/1 kW burner, injector, or combustion chamber, the heat medium heating zone and outlet zone is cooled combustion products are separated to form a throttling baffle manifold, at least one opening whose area is equal to (0.9-1.3) cm 2/1 kW burner, injector, or combustion chamber, and combustion products outlet zone is arranged in communication with the air intake zone by means of at least one ejection to Nala. 2. Теплообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что содержит технологически связанный с внутренним корпусом наружный теплоизолирующий корпус, при этом между стенками обоих корпусов имеется зазор, выполненный с возможностью перемещения воздушных потоков и сообщающийся с внутренним пространством помещения.2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that it comprises an outer heat-insulating case technologically connected with the inner case, while there is a gap between the walls of both cases, made with the possibility of moving air flows and communicating with the interior space of the room. 3. Теплообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что содержит технологически связанный с внутренним корпусом наружный теплоизолирующий корпус, выполненный герметичным, при этом между стенками обоих корпусов имеется зазор, выполненный с возможностью перемещения воздушных потоков и сообщающийся с независимым от внутреннего пространства помещения источником забора воздуха.
Figure 00000001
3. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that it comprises an outer heat-insulating case technologically connected with the inner case, made airtight, while there is a gap between the walls of both cases, made with the possibility of moving air flows and communicating with a source independent of the interior space of the room air intake.
Figure 00000001
RU2013133328/12U 2013-07-17 2013-07-17 HEAT EXCHANGE DEVICE RU135086U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013133328/12U RU135086U1 (en) 2013-07-17 2013-07-17 HEAT EXCHANGE DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013133328/12U RU135086U1 (en) 2013-07-17 2013-07-17 HEAT EXCHANGE DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU135086U1 true RU135086U1 (en) 2013-11-27

Family

ID=49625521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013133328/12U RU135086U1 (en) 2013-07-17 2013-07-17 HEAT EXCHANGE DEVICE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU135086U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU179225U1 (en) * 2017-03-06 2018-05-04 Вячеслав Федорович Ишутин COMBINED GAS WATER HEATER

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU179225U1 (en) * 2017-03-06 2018-05-04 Вячеслав Федорович Ишутин COMBINED GAS WATER HEATER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5406933A (en) High efficiency fuel-fired condensing furnace having a compact heat exchanger system
RU177320U1 (en) Multi-pass fire-tube boiler
US5322050A (en) High efficiency fuel-fired condensing furnace having a compact heat exchanger system
RU135086U1 (en) HEAT EXCHANGE DEVICE
RU2525374C1 (en) Method of heat exchanger operation and heat exchanger
RU88113U1 (en) WATER BOILER
CN102635945A (en) Through-flow type narrow-clearance integral condensation hot-water boiler
CN108050693A (en) fuel gas hot-blast stove
CN202521859U (en) Tubular condensation boiler
RU2213307C2 (en) Water boiler
CN209101568U (en) A kind of energy-saving, environmental protection boiler
RU2683337C1 (en) Hot-water boiler of rectangular cross section
CN206847375U (en) A kind of melting furnace pipeline sorption cycle device
RU180647U1 (en) Hot water boiler
RU79985U1 (en) WATER BOILER
CN211527196U (en) Heat exchange pipeline, heat exchange device and oil-fired boiler
KR100526423B1 (en) A hot-water boiler using heat transfer fluid
CN209877372U (en) Superconducting liquid heat exchange wall-mounted gas boiler and boiler
RU2084770C1 (en) Hot-water boiler
RU2059938C1 (en) Steel hot-water boiler
CN207316961U (en) A kind of high-power full pre-mix condensing heat exchanger
KR101287693B1 (en) Hybrid Boiler
RU2425294C1 (en) Thermal gas chemical plant
RU90174U1 (en) WATER BOILER
CN104848201A (en) Multifunctional horizontal water heating stove

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20160718