RU186831U1 - FIRE BOILER - Google Patents

FIRE BOILER Download PDF

Info

Publication number
RU186831U1
RU186831U1 RU2018135260U RU2018135260U RU186831U1 RU 186831 U1 RU186831 U1 RU 186831U1 RU 2018135260 U RU2018135260 U RU 2018135260U RU 2018135260 U RU2018135260 U RU 2018135260U RU 186831 U1 RU186831 U1 RU 186831U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
furnace
corrugation
efficiency
ellipse
heat
Prior art date
Application number
RU2018135260U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Андреевич Батраков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"
Priority to RU2018135260U priority Critical patent/RU186831U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU186831U1 publication Critical patent/RU186831U1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/24Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
    • F24H1/26Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body
    • F24H1/28Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body including one or more furnace or fire tubes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Предложен жаротрубный котел, содержащий топку с периодически расположенными выступами плавной конфигурации (гофрирование), выполненной в форме с поперечным сечением эллипс с коэффициентом эффективности гофрирования k:k=F/F=1,19,F- фактическая площадь гофрированной поверхности;F- нормальная площадь гладкой поверхности.КПД топки η определяют формулой:η=Q/Q,где Q- теплота, использованная для подогрева холодной жидкостиQ=Q+Q,Q- теплота, переданная конвекциейQ=αΔTS, гдеΔТ=Т-Т:Т- температура газа в топке;Т- температура стенки топки;Q- теплота, переданная излучением, определенная вероятностным методом Монте-Карло;Q- количество теплоты, выделенной при сгорании топлива, которая определяется по объемному составу, %, и известной теплоте сгорания компонентов (низшая теплота сгорания).Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в системах отопления и горячего водоснабжения, в том числе и в коммунально-бытовой технике, а также в качестве нагревателя жидкостей и газов. Расчетные данные подтверждают, что увеличение КПД η достигается за счет применения выступов плавной конфигурации (гофрирования), за счет высоты выступов h=40 мм и коэффициента эффективности гофрирования k=1,19. При данных значениях КПД выше на 9,5% чем у топки с формой поперечного сечения эллипс и на 4% чем у топки с формой в поперечном сечении эллипса с оребренной внутри топочной поверхностью. 5 ил.A fire tube boiler is proposed that contains a furnace with periodically arranged protrusions of a smooth configuration (corrugation) made in the form of an ellipse with a cross-section with a corrugation efficiency coefficient k: k = F / F = 1.19, F is the actual area of the corrugated surface; F is the normal area the efficiency of the furnace η is determined by the formula: η = Q / Q, where Q is the heat used to heat the cold liquid Q = Q + Q, Q is the heat transferred by convection Q = αΔTS, where ΔT = T-T: T is the gas temperature in firebox; T- temperature of the furnace wall; Q- heat transferred and radiation determined by the probabilistic Monte Carlo method; Q is the amount of heat released during the combustion of the fuel, which is determined by the volume composition,%, and the known calorific value of the components (lower calorific value). The useful model relates to the power system and can be used in heating systems and hot water supply, including in household appliances, as well as a heater for liquids and gases. The calculated data confirm that an increase in the efficiency η is achieved through the use of protrusions of a smooth configuration (corrugation), due to the height of the protrusions h = 40 mm and the coefficient of corrugation efficiency k = 1.19. With these values, the efficiency is 9.5% higher than that of a furnace with an ellipse cross-sectional shape and 4% higher than that of a furnace with a cross-sectional shape of an ellipse with a finned surface inside the furnace. 5 ill.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в системах отопления и горячего водоснабжения, в том числе и в коммунально-бытовой технике, а также в качестве нагревателя жидкостей и газов.The utility model relates to a power system and can be used in heating and hot water supply systems, including household appliances, as well as a heater for liquids and gases.

Известен жаротрубный котел, содержащий в водопроводящем корпусе горелку с топкой, реверсивную камеру и пучок конвективных труб. (См. «Справочник по теплообменникам: В 2-х т. Т 2 / Пер. с англ. под ред. О.Г. Мартыненко и др. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 352 с.).A fire tube boiler is known, comprising a burner with a firebox, a reversing chamber, and a bundle of convection tubes in a water supply housing. (See “Handbook of heat exchangers: In 2 vols. T 2 / Transl. From English under the editorship of OG Martynenko et al. - M .: Energoatomizdat, 1987. - 352 p.).

Недостатками данного котла является низкий КПД, обусловленный низким коэффициентом теплоотдачи в топке.The disadvantages of this boiler is its low efficiency, due to the low heat transfer coefficient in the furnace.

Наиболее близким к заявленной полезной модели по технической сущности и достигаемому эффекту является жаротрубный котел, который содержит цилиндрический корпус с охлаждающей отходящие газы камерой, соосную ему жаровую камеру с топкой, имеющую форму в поперечном сечении эллипс с поперечным оребрением, с коэффициентом оребрения ϕ=1,32. Вокруг жаровой камеры размещены дымогарные трубы. Подвод и отвод воды в корпус осуществлен посредством патрубков, а нагрев ее производится с помощью горелки, закрепленной в передней части корпуса (Патент RU 151351 опубл. 07.08.2014 г.).The closest to the claimed utility model in terms of technical nature and the effect achieved is a fire tube boiler, which contains a cylindrical body with a cooling chamber for exhaust gases, a heat chamber with a furnace coaxial with it, having an ellipse with transverse fins in the cross section in the cross section, with finning coefficient ϕ = 1, 32. Smoke tubes are placed around the flame chamber. The supply and removal of water to the housing is carried out by means of nozzles, and its heating is carried out using a burner fixed in the front of the housing (Patent RU 151351 publ. 07.08.2014).

Недостатки известного котла связаны с ростом коэффициента гидравлического сопротивления, так как в ряде специальных случаев перепад давлений, который может быть использован для прокачки теплоносителя, оказывается существенно выше, чем возможные гидравлические потери в этом устройстве при любой конструктивно осуществимой турбулизации потока. В топках некруглой формы структура потока при переходном и турбулентном течении меняется не только по нормали к стенке, но и по периметру канала, в связи с чем наряду с турбулентным течением в ядре потока и около стенки в широких частях канала, в углах могут быть зоны со слабой турбулентностью или даже с ламинарным течением.The disadvantages of the known boiler are associated with an increase in the coefficient of hydraulic resistance, since in a number of special cases the pressure drop that can be used to pump the coolant is significantly higher than the possible hydraulic losses in this device for any structurally feasible flow turbulence. In non-circular fire chambers, the flow structure during the transition and turbulent flow changes not only normal to the wall, but also along the perimeter of the channel, and therefore, along with the turbulent flow in the flow core and near the wall in wide parts of the channel, there can be zones with weak turbulence or even with a laminar flow.

Поэтому при разработке методов интенсификации теплообмена в таких каналах нужно не только искать пути дополнительной турбулизации пристенной области в широких частях канала, но специфические пути для турбулизации потока в угловых зонах. Гидродинамическая структура турбулентного потока и распределения плотностей тепловых потоков или поля температур позволят установить области, в которых увеличение интенсивности турбулентных пульсаций оказывает наибольший эффект на интенсификацию теплоотдачи. Турбулентная теплопроводность в них по сравнению с ее значениями в ядре потока мала, а плотность теплового потока близка к максимальной.Therefore, when developing methods for intensifying heat transfer in such channels, it is necessary not only to look for ways of additional turbulization of the near-wall region in wide parts of the channel, but specific ways for turbulization of the flow in the corner zones. The hydrodynamic structure of the turbulent flow and the distribution of heat flux densities or temperature fields will allow us to identify areas in which an increase in the intensity of turbulent pulsations has the greatest effect on the intensification of heat transfer. The turbulent thermal conductivity in them is small in comparison with its values in the flow core, and the heat flux density is close to the maximum.

Изучение структуры турбулентного потока и механизма переноса тепла в нем показали, что в переносе тепла существенную роль играют крупномасштабные пульсации, направленные из ядра потока к стенке, как результат взаимодействия ядра потока со стенкой. При этом происходит перенос крупных масс теплоносителя из ядра потока к стенке и обратно, возрастает количество выбросов от стенки, стимулирующих порождение турбулентности.A study of the structure of the turbulent flow and the heat transfer mechanism in it showed that large-scale pulsations directed from the flow core to the wall as a result of the interaction of the flow core with the wall play an important role in heat transfer. In this case, large masses of coolant are transferred from the flow core to the wall and vice versa, the number of emissions from the wall increases, stimulating the generation of turbulence.

Гофрирование внутренней поверхности нашло широкое применение в теплообменниках [Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Копп И.З., Мякочин А.С. Эффективные поверхности теплообмена. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 408 с. (стр. 26, 63)], а применение данного интенсификатора в топках котлов мало изучено.Corrugation of the inner surface has been widely used in heat exchangers [Kalinin E.K., Dreitser G.A., Kopp I.Z., Myakochin A.S. Effective heat transfer surfaces. - M .: Energoatomizdat, 1988 .-- 408 p. (p. 26, 63)], and the use of this intensifier in boiler furnaces has been little studied.

Основным недостатком описанных выше котлов того же назначения, является низкий КПД топки η, обусловленный низким коэффициентом теплоотдачи в топке.The main disadvantage of the above-described boilers of the same purpose is the low efficiency of the furnace η, due to the low heat transfer coefficient in the furnace.

Технической задачей, решаемой в предлагаемом устройстве, является создание конструкции котла с улучшенными теплотехническими свойствами и уменьшение гидравлических сопротивлений с целью получения наибольшего КПД топки в результате созданияThe technical problem to be solved in the proposed device is to create a boiler design with improved thermal properties and a decrease in hydraulic resistance in order to obtain the highest efficiency of the furnace as a result of creating

Данный технический результат достигается тем, что в жаротрубном котле, содержащем водопроводящий корпус, в полости которого размещена соосная ему топка, имеющая в поперечном сечении форму эллипса, с установленной в ней горелкой, топка сообщается с конвективным пучком труб согласно предложенному техническому решению внутренняя поверхность топки выполнена гофрированной с образованием складок через фиксированное расстояние с коэффициентом эффективности гофрированияThis technical result is achieved by the fact that in a fire-tube boiler containing a water supply body, in the cavity of which a coaxial fire chamber is placed, having an ellipse in cross section with a burner installed in it, the fire chamber communicates with a convective tube bundle according to the proposed technical solution, the inner surface of the fire chamber is made corrugated with the formation of folds over a fixed distance with a coefficient of corrugation efficiency

kГ=FГ/FH=1,19, k G = F G / F H = 1.19,

где FГ - фактическая площадь гофрированной поверхности;where F G - the actual area of the corrugated surface;

FH - нормальная площадь гладкой поверхностиF H - normal smooth surface area

Сущность технического решения поясняется чертежами, где:The essence of the technical solution is illustrated by drawings, where:

на Фиг. 1. Схематично изображен продольный разрез предлагаемого жаротрубного котла;in FIG. 1. Schematically shows a longitudinal section of the proposed fire tube boiler;

на Фиг. 2. Схематично изображен поперечный разрез предлагаемого жаротрубного котла;in FIG. 2. Schematically shows a cross section of the proposed fire tube boiler;

на Фиг. 3. График зависимостей отношений количества теплоты, переданной от газа к стенке за счет молекулярной теплопроводности, конвекции и излучения, гофрированной Qгофра к гладкой Qэллипс поверхности топки от радиуса скругления, на котором показан участок с максимальными Qгофра/Qэллипс;in FIG. 3. A plot of the relationships between the amount of heat transferred from the gas to the wall due to molecular heat conduction, convection and radiation, corrugated Q corrugation to a smooth Q ellipse of the furnace surface versus the fillet radius, which shows the section with the maximum corrugation / Q ellipse ;

на Фиг. 4. График зависимостей отношений количества теплоты, переданной от газа к стенке за счет молекулярной теплопроводности, конвекции и излучения гофрированной Qгофра к гладкой Qэллипс поверхности топки от частоты расположения турбулизаторов t/h, на котором показан участок с максимальными Qгофра/Qэллипс при постоянном коэффициенте эффективности гофрирования kГ, и при постоянной высоте гофры h;in FIG. Fig. 4. Graph of dependences of the ratios of the amount of heat transferred from gas to the wall due to molecular thermal conductivity, convection, and radiation of the corrugated Q corrugation to a smooth Q ellipse of the furnace surface on the frequency of arrangement of turbulators t / h, which shows the section with maximum Q corrugation / Q ellipse at a constant coefficient of corrugation efficiency k G , and at a constant height of the corrugation h;

на Фиг. 5. График зависимостей отношений коэффициента полезного действия гофрированной nгофра к гладкой nэллипс поверхности топки от частоты расположения турбулизаторов t/h, на котором показан участок с максимальными ηгофраэллипс при постоянном коэффициенте эффективности гофрирования kГ, и при постоянной высоте гофры h.in FIG. Fig. 5. Graph of the dependences of the ratios of the efficiency of the corrugated n corrugation to the smooth n ellipse of the furnace surface on the frequency of arrangement of turbulators t / h, which shows the section with the maximum η corrugation / η ellipse at a constant coefficient of corrugation efficiency k G , and at a constant corrugation height h .

Жаротрубный котел содержит корпус 1, заполненный жидкостью, горелку 2 с топкой 3, имеющую форму в поперечном сечении эллипс, внутренняя поверхность топки выполнена гофрированной с образованием складок через фиксированное расстояние с коэффициентом эффективности гофрирования kГ, реверсивную камеру 4 и пучок конвективных труб 5 (Фиг. 1).The fire tube tube contains a housing 1 filled with liquid, a burner 2 with a furnace 3 having an ellipse cross-sectional shape, the inner surface of the furnace is corrugated to form folds at a fixed distance with a corrugation efficiency coefficient k G , a reversing chamber 4, and a bundle of convection tubes 5 (FIG. . one).

Котел работает следующим образом:The boiler works as follows:

В топку 3 из горелки 2 направляют поток пламени. В топке происходят процессы горения. Далее поток продуктов сгорания поступает в реверсивную камеру 4 и затем в конвективный пучок труб 5. Часть теплоты сгорания и теплоты уходящих газов передается через гофрированную стенку топки теплоносителю в корпусе 1.In the furnace 3 from the burner 2 direct the flow of flame. Combustion processes occur in the furnace. Next, the flow of combustion products enters the reversing chamber 4 and then into the convective bundle of pipes 5. A part of the heat of combustion and the heat of the exhaust gases is transmitted through the corrugated wall of the furnace to the heat carrier in the housing 1.

Для описания турбулентных течений реагирующих газов используют модель турбулентности с двумя уравнениями. Эта модель турбулентности получила название k-ε (Михайлов, А.Г. Численное моделирование процессов тепломассопереноса при горении газообразного топлива в топочном объеме / А.Г. Михайлов, П.А. Батраков, С.В. Теребилов. - Естественные и технические науки. - 2011 - №5(55). - С. 354-358), где k - турбулентная кинетическая энергия, ε - величина рассеивания кинетической энергии.A turbulence model with two equations is used to describe turbulent flows of reacting gases. This turbulence model is called k-ε (Mikhailov, A.G. Numerical modeling of heat and mass transfer processes during combustion of gaseous fuel in the furnace volume / A.G. Mikhailov, P.A. Batrakov, S.V. Terebilov. - Natural and Technical Sciences . - 2011 - No. 5 (55). - P. 354-358), where k is the turbulent kinetic energy, ε is the dispersion value of the kinetic energy.

Эффективным способом турбулизации пристеночного слоя является создание у стенки отрывных зон. Периодически расположенные выступы плавной конфигурации обеспечивают генерации турбулентных вихрей, распространяющихся вдоль стенки и слабо диффундирующих в ядро потока. Данная турбулизация пристенного слоя достигается при наименьших гидравлических потерях, так как при плавной форме выступа образуется либо только система трехмерных винтообразных вихрей, либо эта же система, дополненная небольшим нестабильным двухмерным вихрем за выступом. Гидравлические потери на образование такой системы и диссипация энергии в ней намного меньше, чем в вихревых структурах у прямоугольных, при довольно близкой выработке избыточной турбулентности. Высота выступов должна быть соизмерима с высотой пристеночного слоя, в котором сосредоточена основная часть термического сопротивления между потоком и стенкой. Расстояние между выступами не должно быть слишком малым и слишком большим. При частом расположении турбулизаторов (t/h<5) возникающие за ними турбулентные пульсации не успевают заметно угаснуть на пути к следующему турбулизатору и будут диффундировать в ядро потока, увеличивая интенсивность турбулентных пульсаций. Это приводит к большим гидравлическим потерям. При достаточно большом расстоянии между турбулизаторами (t/h≥5) турбулентные пульсации, дополнительно возникшие в зоне вихрей или при их периодическом разрушении, передаются основным потоком ближе к стенке. Это позволяет достигнуть существенной интенсификации теплообмена ценой минимальных гидравлических потерь. При слишком большом расстоянии между турбулизаторами (t/h>100) дополнительная турбулентность, возникшая за ними, успевает заметно угаснуть на некотором расстоянии от них, а остальной участок канала до следующего турбулизатора мало отличается по структуре от гладкого канала.An effective method of turbulization of the parietal layer is the creation of separation zones near the wall. Periodically located protrusions of a smooth configuration provide for the generation of turbulent vortices that propagate along the wall and weakly diffuse into the flow core. This turbulization of the near-wall layer is achieved with the smallest hydraulic losses, since with the smooth shape of the protrusion either only a system of three-dimensional helical vortices is formed, or the same system, supplemented by a small unstable two-dimensional vortex behind the protrusion. Hydraulic losses due to the formation of such a system and energy dissipation in it are much smaller than in vortex structures in rectangular ones, with a rather close generation of excess turbulence. The height of the protrusions should be commensurate with the height of the wall layer, in which the bulk of the thermal resistance between the flow and the wall is concentrated. The distance between the protrusions should not be too small or too large. With frequent arrangement of turbulizers (t / h <5), the turbulent pulsations arising behind them do not have time to fade noticeably on the way to the next turbulizer and will diffuse into the flow core, increasing the intensity of turbulent pulsations. This results in large hydraulic losses. With a sufficiently large distance between the turbulators (t / h≥5), turbulent pulsations that additionally arise in the vortex zone or during their periodic destruction are transmitted by the main stream closer to the wall. This allows one to achieve significant intensification of heat transfer at the cost of minimal hydraulic losses. If the distance between the turbulators is too large (t / h> 100), the additional turbulence that arises behind them has time to fade noticeably at a certain distance from them, and the rest of the channel section to the next turbulizer differs little in structure from the smooth channel.

Как показал анализ математического эксперимента, при рассмотрении данной технической задачи при заданной форме и высоте турбулизаторов максимальный рост теплоотдачи и гидравлического сопротивления достигается при t/h находящейся в диапазоне от 4,5 до 6,5, при этом максимум гидравлического сопротивления сильно зависит от формы турбулизаторов связанных с ней трехмерных и нестационарных вихревых структур.As the analysis of a mathematical experiment showed, when considering this technical problem with a given shape and height of the turbulators, the maximum increase in heat transfer and hydraulic resistance is achieved at t / h in the range from 4.5 to 6.5, while the maximum hydraulic resistance strongly depends on the shape of the turbulators related three-dimensional and non-stationary vortex structures.

Таким образом, для воспроизведения заданного эффекта интенсификации теплообмена поверхность должна иметь геометрию с воспроизводимыми параметрами турбулизаторов (высота, шаг размещения, геометрическая форма).Thus, to reproduce a given effect of heat transfer intensification, the surface must have geometry with reproducible parameters of turbulators (height, placement step, geometric shape).

Приведем расчет коэффициента гофрированияHere is the calculation of the coefficient of corrugation

Коэффициент эффективности гофрирования kГ расчитываем по формуле [Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Копп И.З., Мякочин А.С. Эффективные поверхности теплообмена. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 408 с. (стр. 26, 63):The corrugation efficiency coefficient k G is calculated according to the formula [Kalinin E.K., Dreitser G.A., Kopp I.Z., Myakochin A.S. Effective heat transfer surfaces. - M .: Energoatomizdat, 1988 .-- 408 p. (p. 26, 63):

kГ=FГ/FH=1,19, гдеk G = F G / F H = 1.19, where

FГ - фактическая площадь гофрированной поверхности;F G - the actual area of the corrugated surface;

FH - нормальная площадь гладкой поверхности.F H - normal smooth surface area.

Fг=π⋅dЭр⋅(L-δ⋅n)+π⋅dЭ⋅(L-δр⋅n)+n⋅π⋅(dЭр 2-dЭ 2)/2,F r = π⋅d Er ⋅ (L-δ⋅n) + π⋅d Э ⋅ (L-δ р ⋅n) + n⋅π⋅ (d Er 2 -d Э 2 ) / 2,

FH=π⋅dЭ⋅L, гдеF H = π⋅d Э ⋅L, where

Эквивалентный диаметр поперечного сечения топки в форме эллипса вычисляется по формуле:The equivalent diameter of the cross section of the furnace in the form of an ellipse is calculated by the formula:

dЭ=1,55⋅S0,625/P0,2, гдеd e = 1.55⋅S 0.625 / P 0.2 , where

S - площадь поперечного сечения топки в форме эллипса;S is the cross-sectional area of the furnace in the form of an ellipse;

Р - периметр поперечного сечения топки в форме эллипса.P is the perimeter of the cross section of the furnace in the form of an ellipse.

S=π⋅а⋅b,S = π⋅a⋅b,

Р=2⋅π((а2+b2)/2)1/2,P = 2⋅π ((a 2 + b 2 ) / 2) 1/2 ,

где π=3,1415 рад,where π = 3.1415 rad

а - большая полуось;a - semimajor axis;

b - малая полуось.b - minor axis.

a=aD - внутренняя большая полуось гофрированной трубы,a = a D - inner major axis of the corrugated pipe,

b=bD - внутренняя малая полуось гофрированной трубы;b = b D is the inner minor axis of the corrugated pipe;

dЭp - эквивалентный диаметр складки,d EP is the equivalent diameter of the fold,

где a=ad - большая полуось по высоте складки (Фиг. 2.),where a = a d is the semi-major axis along the height of the fold (Fig. 2.),

b=bd - малая полуось по высоте складки;b = b d - minor axis along the height of the fold;

n=τ/2 - число складок;n = τ / 2 is the number of folds;

δр - толщина складки (δp=4⋅π⋅А+τ/2),δ p - the thickness of the fold (δ p = 4⋅π⋅А + τ / 2),

τ - шаг гофры, А - радиус скругления (Фиг. 1));τ is the corrugation pitch, A is the fillet radius (Fig. 1));

L - длина топки,L is the length of the furnace,

При следующих геометрических характеристикахWith the following geometric characteristics

L=1000 мм,L = 1000 mm

Figure 00000001
bD=410 мм,
Figure 00000001
b D = 410 mm

Figure 00000002
Figure 00000002

bd=330 мм,b d = 330 mm

t=200 мм,t = 200 mm

h=40 мм,h = 40 mm

А=10 мм:A = 10 mm:

получаем kГ=FГ/FH=1,19.we obtain k Г = F Г / F H = 1,19.

КПД топки η определяют формулой:The efficiency of the furnace η is determined by the formula:

η=Q1/Qрасч,η = Q 1 / Q calculation ,

где Q1 - теплота, использованная для подогрева холодной жидкостиwhere Q 1 is the heat used to heat the cold liquid

Q1=QC+QR,Q 1 = Q C + Q R ,

QC - теплота, переданная конвекциейQ C - heat transmitted by convection

QC=αΔTS, гдеQ C = αΔTS, where

ΔТ=Т12:ΔT = T 1 -T 2 :

Т1 - температура газа в топке;T 1 - gas temperature in the furnace;

Т2 - температура стенки топки;T 2 - the temperature of the wall of the furnace;

QR - теплота, переданная излучением, определенная вероятностным методом Монте-Карло;Q R is the heat transmitted by the radiation, determined by the probabilistic Monte Carlo method;

Qрасч - количество теплоты, выделенного при сгорании топлива, которая определяется по объемному составу, %, и известной теплоте сгорания компонентов (низшая теплота сгорания).Q calc - the amount of heat released during the combustion of fuel, which is determined by the volume composition,%, and the known calorific value of the components (lower calorific value).

Таким образом:In this way:

В сравнении с патентом (RU 151351 опубл. 07.08.2014 г.) если коэффициент эффективности гофрирования остается неизменным kГ≈1,32 максимальные значения величин Qгофра/Qэллипс=1,17 (Фиг. 5), ηгофраэллипс=1,075 (Фиг. 6) достигаются при частоте расположения турбулизаторов t/h=4,5 (L=1000 мм,

Figure 00000003
bD=440 мм,
Figure 00000004
bd=330 мм, t=250 мм, h=55 мм, А=10 мм).In comparison with the patent (RU 151351 publ. 07.08.2014) if the coefficient of corrugation efficiency remains unchanged k Г ≈1.32 maximum values of Q corrugation / Q ellipse = 1.17 (Fig. 5), η corrugation / η ellipse = 1,075 (Fig. 6) are achieved at a frequency of arrangement of turbulators t / h = 4,5 (L = 1000 mm,
Figure 00000003
b D = 440 mm
Figure 00000004
b d = 330 mm, t = 250 mm, h = 55 mm, A = 10 mm).

В конкретном примере при неизменной высоте выступа h=40 мм максимальные значения величин Qгофра/Qэллипс=1,115 (Фиг. 5), ηгофраэллипс=1,093 (Фиг. 6) достигаются при коэффициента эффективности гофрирования kГ=1,19, и частоте расположения турбулизаторов t/h=5 (L=1000 мм,

Figure 00000005
bD=410 мм,
Figure 00000006
bd=330 мм, t=200 мм, h=40 мм, А=10 мм).In a specific example, with a constant protrusion height h = 40 mm, the maximum values of Q corrugation / Q ellipse = 1,115 (Fig. 5), η corrugation / η ellipse = 1,093 (Fig. 6) are achieved with a corrugation efficiency coefficient k Г = 1,19 , and the location frequency of the turbulators t / h = 5 (L = 1000 mm,
Figure 00000005
b D = 410 mm
Figure 00000006
b d = 330 mm, t = 200 mm, h = 40 mm, A = 10 mm).

Следовательно расчетные данные подтверждают, что котел, у которого внутренняя поверхность топки гофрированная с образованием складок через фиксированное расстояние с коэффициентом эффективности гофрирования kГ=FГ/FH=1,19, приводит к увеличению КПД на 9,5% чем у топки с формой поперечного сечения эллипс и на 4% чем у топки с формой в поперечном сечении эллипса с оребренной внутри топочной поверхностью.Consequently, the calculated data confirm that the boiler, in which the inner surface of the furnace is corrugated with the formation of folds at a fixed distance with the coefficient of corrugation efficiency k Г = F Г / F H = 1.19, leads to an increase in efficiency by 9.5% than for a furnace with a cross-sectional shape of an ellipse and 4% than that of a firebox with a cross-sectional shape of an ellipse with a ribbed surface on the inside.

Claims (4)

Жаротрубный котел, содержащий водопроводящий корпус, в полости которого размещена соосная ему топка, имеющая в поперечном сечении форму эллипс, и установлена в ней горелка, отличающийся тем, что внутренняя поверхность топки выполнена гофрированной с образованием складок через фиксированное расстояние с коэффициентом эффективности гофрирования A fire tube boiler containing a water supply body, in the cavity of which a coaxial fire chamber is placed, having an ellipse in cross section, and a burner is installed in it, characterized in that the inner surface of the fire chamber is corrugated to form folds over a fixed distance with a corrugation efficiency coefficient kГ=FГ/FН=1,19, гдеk Г = F Г / F Н = 1,19, where FГ - фактическая площадь гофрированной поверхности;F G - the actual area of the corrugated surface; FН - нормальная площадь гладкой поверхности.F N - normal smooth surface area.
RU2018135260U 2018-10-08 2018-10-08 FIRE BOILER RU186831U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018135260U RU186831U1 (en) 2018-10-08 2018-10-08 FIRE BOILER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018135260U RU186831U1 (en) 2018-10-08 2018-10-08 FIRE BOILER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU186831U1 true RU186831U1 (en) 2019-02-05

Family

ID=65270138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018135260U RU186831U1 (en) 2018-10-08 2018-10-08 FIRE BOILER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU186831U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1027469A1 (en) * 1982-07-01 1983-07-07 Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Boiler fire-box
EP0164098A2 (en) * 1984-06-06 1985-12-11 Willy Ufer Heat exchanger
SU1768919A1 (en) * 1990-08-03 1992-10-15 Balashikhinskoe N Proizv Ob Kr Heat exchanger member
RU151351U1 (en) * 2014-08-07 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" FIRE BOILER
RU2592700C2 (en) * 2015-04-13 2016-07-27 Олег Сергеевич Николаев Solid top burning heating device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1027469A1 (en) * 1982-07-01 1983-07-07 Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Boiler fire-box
EP0164098A2 (en) * 1984-06-06 1985-12-11 Willy Ufer Heat exchanger
SU1768919A1 (en) * 1990-08-03 1992-10-15 Balashikhinskoe N Proizv Ob Kr Heat exchanger member
RU151351U1 (en) * 2014-08-07 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" FIRE BOILER
RU2592700C2 (en) * 2015-04-13 2016-07-27 Олег Сергеевич Николаев Solid top burning heating device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Feizabadi et al. Experimental evaluation of thermal performance and entropy generation inside a twisted U-tube equipped with twisted-tape inserts
JP2018119781A (en) Heat transfer pipe and heating boiler having the same
Bucak et al. Heat transfer augmentation using periodically spherical dimple-protrusion patterned walls of twisted tape
Rahmani et al. Numerical investigation of heat transfer in 4-pass fire-tube boiler
Kumar et al. Enhancement of heat transfer utilizing small height twisted tape flat plate solar heat collector: a numerical study
RU186831U1 (en) FIRE BOILER
RU2256846C1 (en) Piping heater
Qi et al. Numerical simulation and optimization of heat-insulation material and structure for CFB boiler
Antonescu et al. Computational model for a condensing boiler with finned tubes heat exchanger
RU2122688C1 (en) Heating boiler
RU151351U1 (en) FIRE BOILER
Khazhidinova et al. Influence of contamination of low-temperature heating surfaces of boiler on the intensity of convective heat exchange during the burning of non-design fuel
RU69198U1 (en) HEATER
RU2640307C1 (en) Heater of liquid and gaseous media
RU2662018C1 (en) Tubular heater
RU2296921C2 (en) Liquid or gas heater
RU53410U1 (en) DEVICE FOR GAS AND OIL HEATING
RU224410U1 (en) Hot water heating boiler cast iron gas
RU2600194C1 (en) Heater of liquid and gaseous media
RU2467260C2 (en) Field service heater
RU121350U1 (en) FIRE BOILER
RU187963U1 (en) VACUUM FIRE BOILER
RU2696522C1 (en) Heater for track heater
RU2657382C2 (en) Heat exchanger of a boiler with welded joints, located outside the boiler furnace and with a particular pipe location
RU37407U1 (en) HEATER