RU159497U1

RU159497U1 - GAS AIR HEATER

Info

Publication number: RU159497U1
Application number: RU2015117815/06U
Authority: RU
Inventors: Борис Алексеевич Анферов; Александр Романович Богомолов
Priority date: 2015-05-12
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2016-02-10

Abstract

Воздухонагреватель газовый, содержащий цилиндрический корпус и цилиндрическую камеру сгорания, установленные концентрично, конвективную поверхность нагрева, выполненную из труб, установленных равномерно вокруг камеры сгорания параллельно ее оси, спиральный канал в межтрубном пространстве конвективной поверхности нагрева, огибающий снаружи камеру сгорания от патрубка подвода холодного воздуха до патрубка отвода нагретого воздуха, газовую горелку и патрубок отвода дымовых газов, отличающийся тем, что задняя крышка камеры сгорания выполнена сферической формы и на выходе дымовых газов из камеры сгорания образует камеру их разворота, в центральной части задней крышки со стороны камеры сгорания установлен осевой конический рассекатель дымовых газов, выполненный из ребер, ориентированных радиально, сборный коллектор дымовых газов и патрубок подвода холодного воздуха выполнены со стороны фронтовой части камеры сгорания, а патрубок отвода нагретого воздуха - со стороны камеры разворота дымовых газов.A gas air heater containing a cylindrical body and a cylindrical combustion chamber, mounted concentrically, a convective heating surface made of pipes installed uniformly around the combustion chamber parallel to its axis, a spiral channel in the annular space of the convective heating surface, enveloping the combustion chamber from the outside from the cold air inlet a heated air exhaust pipe, a gas burner and a flue gas pipe, characterized in that the back cover of the combustion chamber it is filled with a spherical shape and forms a pivot chamber at the exit of the flue gases from the combustion chamber, an axial conical flue gas cutter is installed in the central part of the back cover on the side of the combustion chamber, made of radially oriented ribs, the flue gas collector and cold air inlet side of the front of the combustion chamber, and the outlet pipe of the heated air from the side of the flue gas reversal chamber.

Description

Техническое решение относится к теплоэнергетике, в частности, к устройствам для нагрева воздуха, подаваемого для отопления помещений широкого спектра назначений.The technical solution relates to a power system, in particular, to devices for heating the air supplied for heating a wide range of purposes.

Известен воздухонагреватель газовый смесительный, содержащий цилиндрический корпус, горелочное устройство, установленное внутри концентрично с корпусом, вентилятор подачи нагреваемого воздуха и его завихритель (Пат. 2196942 РФ, опубл. 20.01.2003; заявл 09.10.2000, №2000125408, опубл. 10.09.2002). Его недостатком, резко снижающим область возможного применения, является смешение нагреваемого воздуха с газообразными продуктами сгорания топлива. При прочих равных условиях для получения более горячего воздуха необходимо увеличивать долю содержащихся в нем дымовых газов. При декларированном снижении содержания окиси углерода и окислов азота совершенно ясно, что и содержание кислорода в такой газо-воздушной смеси будет значительно ниже нормы. Такую смесь нельзя подавать, например, в шахту, производственные помещения, где работают люди.Known gas mixing air heater, containing a cylindrical body, a burner installed inside concentrically with the body, a fan for supplying heated air and its swirl (Pat. ) Its disadvantage, sharply reducing the scope of possible applications, is the mixing of heated air with gaseous products of fuel combustion. Ceteris paribus, in order to get hotter air, it is necessary to increase the proportion of flue gases contained in it. With the declared reduction in the content of carbon monoxide and nitrogen oxides, it is completely clear that the oxygen content in such a gas-air mixture will be significantly lower than normal. Such a mixture can not be fed, for example, into a mine, industrial premises where people work.

Наиболее близким к заявляемому устройству, принятым в качестве прототипа, является воздухонагреватель рекуперативный револьверного типа, содержащий цилиндрический корпус и цилиндрическую камеру сгорания, установленные концентрично, конвективную поверхность нагрева, выполненную из труб, установленных равномерно вокруг камеры сгорания параллельно ее оси, спиральный канал в межтрубном пространстве конвективной поверхности нагрева, огибающий снаружи камеру сгорания от патрубка подвода воздуха до патрубка его отвода, газовую горелку и патрубок отвода дымовых газов (Пат. 2520274 РФ, опубл. 20.06.2014, заявл. 07.12.2012, №2012155298).Closest to the claimed device, adopted as a prototype, is a recuperative revolving type air heater containing a cylindrical body and a cylindrical combustion chamber mounted concentrically, a convective heating surface made of pipes installed uniformly around the combustion chamber parallel to its axis, a spiral channel in the annulus convective heating surface, enveloping the combustion chamber from the outside from the air supply pipe to its exhaust pipe, gas burner Flue pipe (Pat. Russian Federation 2520274, publ. 20.06.2014, appl. 07.12.2012, №2012155298).

Недостатком прототипа является то, что при сжигании топлива газообразные продукты сгорания, дойдя до торцевой стенки камеры сгорания, поворачивают (реверсируют) в обратную сторону и выходят из камеры в пространстве между факелом и внутренней поверхностью цилиндрической камеры. Так как светимость реверсивных газообразных продуктов сгорания значительно ниже светимости факела, то они фактически экранируют факел от внутренней поверхности камеры сгорания, снижая тем самым радиационный теплообмен.The disadvantage of the prototype is that when burning fuel gaseous products of combustion, reaching the end wall of the combustion chamber, turn (reverse) in the opposite direction and exit the chamber in the space between the torch and the inner surface of the cylindrical chamber. Since the luminosity of reversible gaseous products of combustion is much lower than the luminosity of the torch, they actually shield the torch from the inner surface of the combustion chamber, thereby reducing radiation heat transfer.

Этот недостаток снижает эффективность работы воздухонагревателя.This disadvantage reduces the efficiency of the heater.

Техническим решением заявляемой полезной модели является повышение эффективности работы воздухонагревателя за счет вовлечения в теплообмен между продуктами сгорания топлива и нагреваемым воздухом радиационной составляющей.The technical solution of the claimed utility model is to increase the efficiency of the air heater due to the involvement of the radiation component in the heat exchange between the combustion products of the fuel and the heated air.

Поставленная задача решается тем, что в воздухонагревателе газовом, содержащем цилиндрический корпус и цилиндрическую камеру сгорания, установленные концентрично, конвективную поверхность нагрева, выполненную из труб, установленных равномерно вокруг камеры сгорания параллельно ее оси, спиральный канал в межтрубном пространстве конвективной поверхности нагрева, огибающий снаружи камеру сгорания от патрубка подвода холодного воздуха до патрубка отвода нагретого воздуха, газовую горелку и патрубок отвода дымовых газов, согласно полезной модели, задняя крышка камеры сгорания выполнена сферической формы и на выходе дымовых газов из камеры сгорания образует камеру их разворота, в центральной части задней крышки со стороны камеры сгорания установлен осевой конический рассекатель дымовых газов, выполненный из ребер, ориентированных радиально, сборный коллектор дымовых газов и патрубок подвода холодного воздуха выполнены со стороны фронтовой части камеры сгорания, а патрубок отвода нагретого воздуха - со стороны камеры разворота дымовых газов.The problem is solved in that in a gas air heater containing a cylindrical body and a cylindrical combustion chamber, mounted concentrically, a convective heating surface made of pipes installed uniformly around the combustion chamber parallel to its axis, a spiral channel in the annular space of the convective heating surface enveloping the outside of the chamber combustion from a cold air inlet to a heated air outlet, a gas burner and a flue outlet, according to the field model, the back cover of the combustion chamber is made spherical and forms a reversal chamber at the exit of the flue gases from the combustion chamber, in the central part of the back cover from the side of the combustion chamber there is an axial conical flue gas cutter made of ribs oriented radially, a flue gas collector and the cold air supply pipe is made from the front of the combustion chamber, and the heated air pipe is from the flue gas reversal chamber.

Конструкция воздухонагревателя поясняется схемами его компоновки. На фиг. 1 показан продольный разрез воздухонагревателя: на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1 со снятой задней крышкой; на фиг. 3 - вид в плане; на фиг. 4 - рассекатель (вид по стрелке Б на фиг. 1).The design of the heater is illustrated by its layout diagrams. In FIG. 1 shows a longitudinal section through an air heater: FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. 1 with the back cover removed; in FIG. 3 - view in plan; in FIG. 4 - divider (view along arrow B in Fig. 1).

Воздухонагреватель содержит цилиндрическую топочную камеру 1, выполненную из отрезка металлической трубы 2, установленной горизонтально; конвективный газоход 3, ограниченный с одной стороны наружной поверхностью металлической трубы 2, а с другой - внутренней поверхностью металлической трубы 4 большего диаметра и установленной соосно металлической трубе 2; газовую горелку 5, установленную на фронтовой стенке 6 топочной камеры 1; конический ребристый рассекатель 7, установленный на крышке 8, представляющей собой заднюю стенку топочной камеры 1; две опоры 9 и патрубки 10 - подвода холодного воздуха, 11 - отвода горячего воздуха, 12 - отвода газообразных продуктов сгорания топлива. В конвективном газоходе 3 параллельно оси топочной камеры 1 установлены трубы 13, закрепленные в трубных досках 14, расположенных в начале и конце конвективного газохода 3. Снаружи к металлической трубе 4 тангенциально (по касательной) приварены два патрубка: 10 - для подвода холодного воздуха - ближе к фронту воздухонагревателя, 11 - для отвода горячего воздуха - ближе к задней стенке. Крышка 8 выполнена сферической формы, за счет которой при установке крышки на воздухонагревателе образует на выходе из топочной камеры 1 пространство, представляющее собой камеру разворота дымовых газов 15.The air heater comprises a cylindrical combustion chamber 1 made of a piece of metal pipe 2 mounted horizontally; convection duct 3, limited on one side by the outer surface of the metal pipe 2, and on the other, by the inner surface of the metal pipe 4 of larger diameter and coaxially mounted to the metal pipe 2; a gas burner 5 mounted on the front wall 6 of the combustion chamber 1; conical ribbed divider 7 mounted on the cover 8, which is the rear wall of the combustion chamber 1; two supports 9 and nozzles 10 - supply of cold air, 11 - removal of hot air, 12 - removal of gaseous products of combustion of fuel. In the convective gas duct 3, pipes 13 are mounted parallel to the axis of the combustion chamber 1, fixed in pipe boards 14 located at the beginning and end of the convective gas duct 3. Two pipes are tangentially (tangentially) welded to the metal pipe 4: 10 — closer to supplying cold air — closer to the front of the heater, 11 - for the removal of hot air - closer to the rear wall. The cover 8 is made of a spherical shape, due to which, when the cover is installed on the air heater, it forms at the outlet of the combustion chamber 1 a space representing a flue gas reversal chamber 15.

Газообразное топливо, сгорая в горизонтально ориентированной топочной камере 1, образует факел, длина которого равна глубине топки. Цилиндрическая поверхность топочной камеры 1 представляет собой радиационную поверхность нагрева воздухонагревателя, омываемую снаружи потоком воздуха, который нагревается пропорционально той части количества теплоты, которая была воспринята топочной камерой 1. На выходе из топочной камеры 1, в камере разворота дымовых газов 15, поток дымовых газов разворачивается и коническим ребристым рассекателем 7 распределяется по трубам 13 конвективной поверхности нагрева. В конвективной части дымовые газы конвекцией передают теплоту нагреваемому воздуху, догревая его до заданной температуры.Gaseous fuel, burning in a horizontally oriented combustion chamber 1, forms a torch, the length of which is equal to the depth of the furnace. The cylindrical surface of the combustion chamber 1 is the radiation surface of the heating of the air heater, washed outside by a stream of air that is heated in proportion to the part of the amount of heat that was received by the combustion chamber 1. At the exit from the combustion chamber 1, in the flue gas reversal chamber 15, the flue gas flow and a conical ribbed divider 7 is distributed through the pipes 13 of the convective heating surface. In the convection part, flue gases convection transfer heat to the heated air, warming it to a predetermined temperature.

Пройдя по трубам 13 конвективной части, дымовые газы собираются в коллекторе и по патрубку отвода горячего воздуха 11 выводятся из воздухонагревателя.Having passed through the pipes 13 of the convective part, the flue gases are collected in the collector and are discharged from the heater through the hot air outlet pipe 11.

Воздух для нагрева поступает в воздухонагреватель по патрубку подвода холодного воздуха 10, который направляет его тангенциально к цилиндрической стенке. За счет тангенциального ввода воздух закручивается, а за счет витой промежуточной трубной доски 14, образующей спиральный газоход закрученный поток воздуха образует коаксиальный вихрь, перемещающийся к задней стенке воздухонагревателя. Коаксиальный вихрь хорошо перемешивает слои воздушного потока, который получает теплоту излучением со стороны топочной камеры 1 и конвекцией при поперечном омывании труб 13 конвективной поверхности нагрева.Air for heating enters the air heater through a pipe for supplying cold air 10, which directs it tangentially to the cylindrical wall. Due to the tangential inlet, the air swirls, and due to the twisted intermediate tube plate 14, which forms a spiral duct, the swirling air stream forms a coaxial vortex moving to the rear wall of the heater. A coaxial vortex mixes well the layers of the air flow, which receives heat by radiation from the side of the combustion chamber 1 and convection during the transverse washing of pipes 13 of the convective heating surface.

Сделав три витка вокруг топочной камеры 1, воздушный поток по патрубку отвода горячего воздуха 11 выходит из воздухонагревателя нагретым до заданной температуры.Having made three turns around the combustion chamber 1, the air flow through the nozzle of the outlet of hot air 11 leaves the heater heated to a predetermined temperature.

Таким образом, при сгорании газообразного топлива в горизонтально ориентированной топочной камере 1, за счет радиационного теплообмена, т.е. излучения горящих продуктов сгорания, воздух, поперечно омывающий снаружи топочную камеру 1, получает одну часть количества теплоты, необходимого для его нагрева до заданной температуры, а за счет конвективного теплообмена - другую. При этом за счет создания камеры разворота дымовых газов 15, их отвода из топочной камеры 1 и распределения по трубам 13 конвективной части повышается эффективность радиационного теплообмена в воздухонагревателе.Thus, during the combustion of gaseous fuel in a horizontally oriented combustion chamber 1, due to radiation heat transfer, i.e. radiation of burning combustion products, air transversely washing the outside of the combustion chamber 1 receives one part of the amount of heat necessary to heat it to a given temperature, and due to convective heat transfer, another. Moreover, due to the creation of a chamber for turning the flue gases 15, their removal from the combustion chamber 1 and distribution through the pipes 13 of the convective part, the efficiency of radiation heat exchange in the air heater is increased.

Claims

A gas air heater containing a cylindrical body and a cylindrical combustion chamber, mounted concentrically, a convective heating surface made of pipes installed uniformly around the combustion chamber parallel to its axis, a spiral channel in the annular space of the convective heating surface, enveloping the combustion chamber from the outside from the cold air inlet a heated air exhaust pipe, a gas burner and a flue gas pipe, characterized in that the back cover of the combustion chamber it is filled with a spherical shape and forms a pivot chamber at the exit of the flue gases from the combustion chamber, an axial conical flue gas cutter is installed in the central part of the back cover on the side of the combustion chamber, made of radially oriented ribs, the flue gas manifold and the cold air inlet side of the front of the combustion chamber, and the outlet pipe of the heated air from the side of the flue gas reversal chamber.