RU19143U1 - Рекуперативный воздухонагреватель и горелочное устройство воздухонагревателя - Google Patents

Abstract

1. Рекуперативный воздухонагреватель, включающий установленные на раме теплообменник с горелочным устройством и камерой сгорания с одной стороны и выхлопным устройством с другой стороны, вентилятор, расположенный в противоположном горелочному устройству конце теплообменника, коллекторы подвода воздуха и газа к горелочному устройству, топливную аппаратуру, силовой пульт, отличающийся тем, что теплообменник выполнен пластинчатым с образованием плоскопараллельных каналов отвода продуктов сгорания и чередующихся с ними воздушных каналов, выходное сечение горелочного устройства и камеры сгорания по форме и размерам соответствует входному сечению теплообменника в месте их соединения, горелочное устройство содержит горелки, количество которых равно количеству каналов отвода продуктов сгорания в теплообменнике, при этом каждая горелка расположена, соответственно, против каждого канала отвода газа в теплообменнике.2. Рекуперативный воздухонагреватель по п.1, отличающийся тем, что воздуховод от вентилятора имеет три канала отвода воздуха - в теплообменник, в горелочное устройство и в запально-сигнализирующее устройство.3. Рекуперативный воздухонагреватель по п.1 или 2, отличающийся тем, что внутри теплообменника перед выхлопным устройством в каждом канале отвода продуктов сгорания перпендикулярно потоку установлены направляющие пластины.4. Рекуперативный воздухонагреватель по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что горелочное устройство расположено снизу теплообменника.5. Горелочное устройство, содержащее горелки, сообщенные с коллектором подачи газа, канала подвода воздуха, отличающееся тем, что горелк

Description

Полезная модель относится к области энергетики, в частности к теплообменной технике и может быть использована для отопления промышленных цехов, складских помещений магазинов, садов и теплиц, сельхозстроений, скотных и птичьих дворов, пилорам, механических мастерских, а также при технологических процессах, связанных с сушкой различных материалов.

Известен воздухонагреватель (а. с. № 549650, МПК F24H3/02, F26B23/02 опубл.05.03.77, Бюл. №9), содержащий корпус с размещенной вдоль его оси камерой Сгорания и расположенным соосно с ней кольцевым теплообменником с турбулизйр Щйми проставками внутри, установленными вдоль образующей теплообменника. Проставки имеют волнообразную форму, с образованием чередующихся конфузорно-диффузорных каналов. Воздухонагреватель содержит также устройство для сжигания топлива, вентилятор.

Известен нагреватель воздуха (патент РФ №2056013, МПК F24H3/00, опубл. 10.03.%, Бюл. №7), корпус которого выполнен в виде эксцентрически установленных обечаек и снабжен вертикальными перегородками с турбулизирующими отверстиями. Между обечайками образована камера нагрева воздуха с переменным поперечным сечением. Камера нагрева воздуха сообщена с камерой дожигания посредством перфорированных трубок, закрепленных на внутренней поверхности обечайки.

1 -; Известен1 универсальный воздухонагреватель УСВ-300 или УСВ-400 (М:Т.ПрЈгйш -Огрййтельные воздухонагреватели, Москва, Стройиздат, 1977, с. ), который включает установленные на раме корпус цилиндрической формы; теплообменник с выхлопным устройством, универсальное горелочное

устройство, имеющее теплораспределительную трубу, центробежный вентилятор Для подачи воздуха в горелку и осевой вентилятор для подачи воздуха в теплообменник, топливную аппаратуру, силовой пульт.

Известны воздухонагреватели совместного производства немецкой фирмы GoGaS и России (теплогенераторы TOE, TCO-E, рекламный проспект, Россия, ООО ГоГаЗ Радужный), содержащие корпус с рамой и стенками из листового материала, воздуходувку включающую два вентилятора, горелочную камеру, теплообменник в виде карманов с профильной поверхностью для повышения теплообмена.

Известен генератор горячего воздуха УГГВ-500М (Руководство по эксплуатации, паспорт, 1993 г.), являющийся ближайшим аналогом и принятый за протопип заявляемой полезной модели, который включает установленные на раме теплообменник с горелочным устройством и камерой сгорания с одной стороны и выхлопным устройством с другой стороны, вентилятор расположенный в противоположном горелочному устройству конце теплообменника для подвода воздуха в теплообменник и вентилятор для подвода воздуха к горелочному устройству, коллекторы подвода воздуха и газа к горелочному устройству, топливную аппаратуру, силовой пульт. Теплообменник образован цилиндрическими теплообменными поверхностями.

Недостатком известных воздухонагревателей является значительный их вес и габариты, невысокий коэффициент полезного действия, большие энергозатраты (электроэнергии, топлива). Все известные воздухонагреватели имеют тенденцию на формирование цилиндрических концентрических теплообменных поверхностей, в связи с чем возникает сложность модификации по типо-размерам, из-за того, что элементы воздухонагревателя не унифицированы и каждый типо-размер воздухонагревателя должен комплектоваться своим горелочным устройством.

заявляемому горелочному устройству и принятое за прототип, (патент РФ №2064634,3MIlK;/F23R3/34, опубл. 1996г.), в котором газ подают в поток воздуха;,,виде множества струй равномерно по всему сечению горелочного объема, скорость подачи газа превышает скорость набегающего потока воздуха.

Недостатком, данного устройства является большая длина и габариты необходимые для обеспечения равномерного поля потока воздуха перед горелками, а также равномерного температурного поля за горелками, из-за большой длины факела пламени.

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении коэффициента полезного действия, ресурса работы, уменьшении габаритов и веса воздухонагревателя, повышения технологичности изготовления, а также в возможности унификации элементов, что -пбзВблиг - Компоновать различные по тепловой мощности модификации воздухонагревателей.

« Технический результат достигается тем, что рекуперативный воздухонагреватель, включает установленные на раме теплообменник с горелочным устройством и камерой сгорания с одной стороны и выхлопным устройством с другой стороны, вентилятор расположенный в противоположном горелочному устройству конце теплообменника, коллекторы подвода воздуха и газа к горелочному устройству, топливную аппаратуру, силовой пульт. Новым является то, что теплообменник выполнен пластинчатым с образованием плоскопараллельных каналов отвода продуктов сгорания и чередующихся с ними воздушных каналов, выходное сечение горелочного устройства и камеры сгорания по форме и размерам соответствует входному сечению теплообменника: в месте их соединения, горелочное устройство содержит ropebtKH1,Йолйчеёйю которых равно количеству каналов отвода продуктов сгорания в -теплообменнике, при этом каждая горелка расположена, соответственно, против каждого канала отвода газа в теплообменнике.

W J-to6f9t 4

Воздуховод от вентилятора имеет три канала отвода воздуха - в теплообменник, в горелочное устройство и в запально-сигнализирующее устройство. Внутри теплообменника перед выхлопным устройством в каждом канале отвода продуктов сгорания перпендикулярно потоку газа установлены направляющие пластины. Горелочное устройство снабжено агрегатами автоматики, блоком регулирующей арматуры для подачи газа в воздухонагреватель. Горелочное устройство расположено снизу теплообменника.

, Гррелрчное,; устройство, содержит горелки, сообщенные с коллектором

подачи газа, канал подвода воздуха. Новым является то, что горелки расположены в корпусе параллельно друг другу и поперек канала подвода воздуха, выполнены в виде трубок с отверстиями вдоль их цилиндрических образующих, оси отверстий ориентированы вдоль канала повода воздуха, перед горелками в канале подвода воздуха установлена пластина со щелями, каждая из которых расположена вдоль соответствующей горелки, при этом продольные оси щелей параллельны, соответственно, продольным осям горелок. Ширина щели составляет не более 0,1 расстояния от щели до отверстия подачи газа. Коллектор подвода газа выполнен заодно с корпусом по периметру горелочного устройства, и каждая горелка подсоединена к коллектору с обеих сторон. Перед пластиной . со щелями в коллекторе подвода воздуха дополнительно установлена рейетка, выравнивающая поток воздуха.

; На фиг. 1 представлен общий вид рекуперативного воздухонагревателя с горёлочным устройством.

На фиг. 2 -вид I фиг 1

На фиг. 3 - продольный разрез горелочного устройства (вид А-А фиг. 1).

На фиг. 4 - поперечный разрез горелочного устройства (вид Б-Б фиг. 3).

Рекуперативный воздухонагреватель (фиг.1) включает установленные на раме 1 вентилятор 2, теплообменник 3 с выхлопным устройством 4, горелочное устройство 5, камеру сгорания 6, канал подвода воздуха 7 и коллектор подачи газа 8 в горелочное устройство 5 (фиг. 3). Горелочное устройство 5 с камерой

сгорания 6 расположено со стороны теплообменника 3, с которой осуществляется выход нагретого воздуха к потребителю, а вентилятор 2 расположен в противоположном его конце. К корпусу теплообменника 3 крепится блок регулирующей арматуры (БРА) 9 и блок управления 10. К раме 1 крепится силовой пульт 11. В камере сгорания 6 установлены запальносигнализирующее устройство 12 (ЗСУ) и ионизационный датчик пламени 13 (фиг. 3). Теплообменник 3 выполнен пластинчатым с образованием плоскопараллельных каналов отвода продуктов сгорания 14 и чередующихся с ними воздушных каналов 15. Каналы 14 и 15 образованы штампованными пластинами. Между каналами 14 установлены проставки 16 выполненные из жаростойкой стали (фиг. 3). Воздуховод от вентилятора 2 имеет три канала отвода воздуха 17, 18 и 19, соответственно, - в теплообменник 3, в канал подвода воздуха 7 горелочного устройства 5, и в запально-сигнализирующее устройство (ЗСУ) 12, расположенное в камере сгорания 6. Воздуховод 18 имеет заелонкз 20 служащую для регулирования расхода воздуха в горелочное устрбйство 5. Горелочное устройство 5 включает горелки 21 (фиг.З и фиг.4), количество которых равно количеству каналов отвода продуктов сгорания 14 в теплообменнике 3. Каждая горелка 21 расположена соответственно, против каждого канала отвода продуктов сгорания 14. Прямоугольное выходное сечение горелочного устройства 5 и камеры сгорания 6 по форме и размерам соответствует прямоугольному входному сечению теплообменника 3 в месте их соединения. В каналах отвода продуктов сгорания 14 теплообменника 3 перед выхлопным устройством 4 перпендикулярно потоку продуктов сгорания установлены направляющие пластины 22. Горелочное устройство 5 расположено снизу теплообменника 3.

Горелочное устройство 5 (фиг. 3 и фиг. 4) содержит горелки 21, установленные № Корпусе 23 прямоугольного сечения, и сообщенные с коллектором подачи газа 8 и с каналом подвода воздуха 7. Коллектор 8 раеположей по периферии горелочного устройства 5 и выполнен заодно с

корпусом 23, при этом каждая горелка 21 подсоединена к коллектору подачи газа 8 с обеих сторон (фиг. 4). Горелки 21 расположены параллельно друг другу и поперек канала подвода воздуха 7 и выполнены в виде трубок с отверстиями подачи газа 24 вдоль их цилиндрических образующих. Оси отверстий 24 ориентированы вдоль канала подвода воздуха 7. Перед горелками 21 в канале подвода воздуха 7 установлена пластина 25 со щелями 26, каждая из которых расположена вдоль соответствующей горелки 21, при этом продольные оси щелей 26 параллельны, соответственно, продольным осям горелок 21. Ширина каждой щели 26 составляет на более 0,1 расстояния от щели 26 до отверстия подачи газа 24. Щели 26 служат для дозирования подачи воздуха и направления его непосредственно для образования тошшвовоздушной смеси.

Кроме того, перед пластиной 25 со щелями 26 в канале подвода воздуха 7 дополнительно установлена решетка 27, выравнивающая поток воздуха, поступающий по воздуховоду 18. Газ к блоку регулирующей арматуры (БРА) 9 подается через штуцер 28 (фиг. IX в запально-сигнализирующее устройство (ЗСУ) 12 через штуцер 29 (фиг.З). Воздух для горелочного устройства 5 подается через канал 18 и в ЗСУ 12 через канал 19 и штуцер 30. Электропитание к искровой свече подается через штуцер 31. В состав воздухонагревателя входят также реле потока воздуха 32 и датчик температуры нагретого воздуха 33.

Работает рекуперативный воздухонагреватель и горелочное устройство следующим -образом.

На вход блока регулирующей арматуры (БРА) 9 через штуцер 28 подается природный газ под соответствующим давлением. Открывается ручной запорный кран в БРА 9. Электроконтактный манометр, который находится в БРА 9, показывает давление газа. Если давление газа в пределах нормы, то кнопкой «Пуск с блока управления 10 включается вентилятор 2. Срабатывают контакты реле потока воздуха 32, которые дают разрешение на прохождение следующих команд, заложенных в циклограмме блока управления 10. Воздух

от вентилятора 2 одновременно продувает поверхности каналов 15 теплообменника 3, поступает в горелочное устройство 5 по воздуховоду 18 и ЗСУ 12 по воздуховоду 19. С блока управления 10 подается команда на работу блока искрового розжига. Свеча в ЗСУ 12 искрит, одновременно открывается электрический отсечной клапан подачи газа в ЗСУ 12 (в БРА) 9. С открытием отсечного клапана, газ поступает в ЗСУ 12, топливовоздушная смесь от искры

свечи зажигается. При наличии пламени, датчик температуры в ЗСУ 12 дает разрешение на включение основного электрического отсечного клапана для подачи газа в горелочное устройство 5 (в БРА 9). Газ подается в горелочное устройство 5 по коллектору подачи газа 8 и через отверстия 24 в горелках 21 поступает в камеру сгорания 6. Воздух из канала подвода воздуха 7 поступает в горелочное устройство 5. Решетка 27 выравнивает поток воздуха на входе его в канал 7. Пластина 25 со щелями 26 дозирует и направляет необходимую часть воздуха для образования в горелках 21 газо-воздушной смеси. Воздух из щелей 26 обтекает горелки 21, при этом на противоположной их стороне образуется область пониженного давления (зона обратных токов), в которую подается газ из отверстий 24. Газснюздупшая смесь в газовых горелках 21 воспламеняется и сгорает в камере сгорания 6. Подача газа мелкими струями через отверстия 24 райномерно по всему сечению камеры сгорания 6 и дозирование подачи воздуха через щели 26 обеспечивает микродиффузионное горение с коротким факелом пламени. Экспериментально установлено, что при ширине щели 26 не более 0,1 расстояния до отверстия 24 подачи газа, образуется наиболее короткий факел пламени и равномерное поле температур на выходе из камеры сгорания 6, что позволяет уменьшить длину камеры сгорания 6 и, следовательно, уменьшить вес и габариты воздухонагревателя. Продукты сгорания из камеры сгорания 6 поступают в плоские параллельные каналы отвода продуктов сгорания 14 и движутся к выходному устройству 4, нагревая при этом металлические стенки теплообменника. Количество горелок 21 с отверстиями 24 для Подачи газа, равно количеству каналов отвода продуктов

сгорания 14 в теплообменнике 3. Горелки 21 установлены таким образом, что отверстия подачи газа 24 расположены против каналов отвода продуктов сгорания 14, т. е осуществляется ориентированная подача горячего газа в каналы 14 теплообменника 3, что исключает соприкосновение продуктов сгорания со стенками теплообменника 3 - и, следовательно, повышается надежность работы воздухонагревателя. Расположение горелочного устройства 5 с камерой сгорания 6 снизу теплообменника 3 делает воздухонагреватель максимально компактным и удобным в эксплуатации. Пластины 22, установленные в каждом канале отвода продуктов сгорания 14 перед выхлопным устройством 4, распределяют горячий газ по всему сечению теплообменника 3, обеспечивая равномерность его нагрева. Вдоль горячих стенок теплообменника 3 по каналам 15 противотоком пропускается воздух. Тепло от стенок теплообменника 3 передается воздуху. Воздух нагревается до заданной температуры и подается к потребителю. Остывшие продукты сгорания выбрасываются наружу через выхлопную трубу 4.

Получение максимального тешюсъема и, следовательно, повышение тепловой мощности воздухонагревателя осуществляется за счет, выполнения теплообменника 3 пластинчатым с плоскопараллельными каналами 14 и 15, а также за счет компоновки грелочного устройства 5 с теплообменником 3, при которой выходное сечение камеры сгорания 6 соответствует входному сечению теплообменника 3 в месте их соединения, что приводит к равномерному распределению потока продуктов сгорания по каналам теплообменника 3.

В автоматическом режиме управления работой вохдухонагревателя, при наличии основного факела горелочного устройства 5, датчик пламени 13 в камере сгорания 6 заблокирует через блок управления 10 все прошедшие комйнды и блок управления 10 вступает в дежурство над всеми командами и датчиками при работе.

Ј#Wtf Of s

автоматически продувает все каналы, пока датчик температуры горячего воздуха 33 не покажет, что горячий воздух охладился ниже 50 градусов С.

Работа воздухонагревателя в ручном режиме происходит в том же

порядке, но все команды на включение вентилятора 2, ЗСУ12, камеры сгорания

., . г f

6 производятся нажатием соответствующих тумблеров на блоке управления 10. Все блокировки срабатывают автоматически.

Таким образом, предлагаемый воздухонагреватель имеет высокий удельный коэффициент теплообмена на единицу объема (отношение теплообменных площадей к единице объема теплообменника), что позволяет;

увеличить к. п. д. воздухонагревателя;

уменьшить габаритные размеры и вес воздухонагревателя;

максимально унифицировать воздухонагреватель, что позволит путем набора необходимого количества пластинчатых каналов теплообменника, создавать ряды воздухонагревателей по тепловой мощности.

,. Торелочное устройство позволяет организовать микрофакельное горение с коротким ровным пламенем, ориентированным вдоль каналов теплообменника, что позволяет:

минимизировать расстояние между горелочным устройством и теплообменником, таким образом снизить габариты и вес;

получить высокие экологические характеристики продуктов сгорания по СО и Шл;

исключить лобовое соприкосновение продуктов сгорания со стенками теплообменника, что повышает эксплуатационную надежность воздухонагревателя;

унйфйцй ровать горелочное устройство и, путем набора необходимого количества горелок, создавать ряды горелочных устройств с любой

Claims (9)

1. Рекуперативный воздухонагреватель, включающий установленные на раме теплообменник с горелочным устройством и камерой сгорания с одной стороны и выхлопным устройством с другой стороны, вентилятор, расположенный в противоположном горелочному устройству конце теплообменника, коллекторы подвода воздуха и газа к горелочному устройству, топливную аппаратуру, силовой пульт, отличающийся тем, что теплообменник выполнен пластинчатым с образованием плоскопараллельных каналов отвода продуктов сгорания и чередующихся с ними воздушных каналов, выходное сечение горелочного устройства и камеры сгорания по форме и размерам соответствует входному сечению теплообменника в месте их соединения, горелочное устройство содержит горелки, количество которых равно количеству каналов отвода продуктов сгорания в теплообменнике, при этом каждая горелка расположена, соответственно, против каждого канала отвода газа в теплообменнике.

2. Рекуперативный воздухонагреватель по п.1, отличающийся тем, что воздуховод от вентилятора имеет три канала отвода воздуха - в теплообменник, в горелочное устройство и в запально-сигнализирующее устройство.

3. Рекуперативный воздухонагреватель по п.1 или 2, отличающийся тем, что внутри теплообменника перед выхлопным устройством в каждом канале отвода продуктов сгорания перпендикулярно потоку установлены направляющие пластины.

4. Рекуперативный воздухонагреватель по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что горелочное устройство расположено снизу теплообменника.

5. Горелочное устройство, содержащее горелки, сообщенные с коллектором подачи газа, канала подвода воздуха, отличающееся тем, что горелки расположены в корпусе параллельно друг другу и поперек канала подвода воздуха, выполнены в виде трубок с отверстиями вдоль их цилиндрических образующих, а оси отверстий ориентированы вдоль канала подвода воздуха, перед горелками в канале подвода воздуха установлена пластина со щелями, каждая щель расположена вдоль соответствующей горелки, при этом оси щелей параллельны, соответственно, продольным осям горелок.

6. Горелочное устройство по п. 5, отличающееся тем, что ширина щели составляет не более 0,1 расстояния от щели до отверстия подачи газа.

7. Горелочное устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что коллектор подачи газа выполнен по периметру горелочного устройства, и каждая горелка подсоединена к коллектору с обеих сторон.

8. Горелочное устройство по п.5, или 6, или 7, отличающееся тем, что коллектор подачи газа выполнен заодно с корпусом.

9. Горелочное устройство по п.5, или 6, или 7, или 8, отличающееся тем, что перед пластиной со щелями в канале подвода воздуха дополнительно установлена решетка, выравнивающая поток воздуха.