RU186831U1 - FIRE BOILER - Google Patents
FIRE BOILER Download PDFInfo
- 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
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 9
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000342 Monte Carlo simulation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 2
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000001936 parietal effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
- F24H1/24—Water 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
- F24H1/26—Water 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
- F24H1/28—Water 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 ηгофра/ηэллипс 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
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
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
bD=410 мм, b D = 410 mm
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=Т1-Т2: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), ηгофра/ηэллипс=1,075 (Фиг. 6) достигаются при частоте расположения турбулизаторов t/h=4,5 (L=1000 мм, bD=440 мм, 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, b D = 440 mm 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), ηгофра/ηэллипс=1,093 (Фиг. 6) достигаются при коэффициента эффективности гофрирования kГ=1,19, и частоте расположения турбулизаторов t/h=5 (L=1000 мм, bD=410 мм, 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, b D = 410 mm 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)
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)
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 |
-
2018
- 2018-10-08 RU RU2018135260U patent/RU186831U1/en active
Patent Citations (5)
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 |