RU2013710C1 - Contact surface water heater - Google Patents
Contact surface water heater Download PDFInfo
- Publication number
- RU2013710C1 RU2013710C1 SU5016819A RU2013710C1 RU 2013710 C1 RU2013710 C1 RU 2013710C1 SU 5016819 A SU5016819 A SU 5016819A RU 2013710 C1 RU2013710 C1 RU 2013710C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- heat exchanger
- pump
- jacket
- water jacket
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оборудованию для горячего водоснабжения и отопления зданий и сооружений и может быть использовано в индивидуальных и коллективных системах комплексного теплоснабжения. The invention relates to equipment for hot water supply and heating of buildings and structures and can be used in individual and collective systems of integrated heat supply.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в обеспечении одним контактно-поверхностным водонагревателем потребителей с разными уровнями температуры горячей воды в системах комплексного теплоснабжения - горячая вода и отопление, с соблюдением санитарно-гигиенических требований по обеим системам. Дополнительной задачей изобретения является обеспечение быстрого перехода с одного режима на другой и снижение габаритов и массы контактно-поверхностного водонагревателя, а также снижение температуры продуктов сгорания в отводящем газоходе, что приведет к снижению расхода топлива. The technical problem solved by the invention is to provide one contact-surface water heater with consumers with different levels of hot water temperature in integrated heat supply systems - hot water and heating, in compliance with sanitary and hygienic requirements for both systems. An additional object of the invention is to provide a quick transition from one mode to another and reduce the size and weight of the contact-surface water heater, as well as lower the temperature of the combustion products in the exhaust duct, which will reduce fuel consumption.
Использование изобретения дает возможность создавать компактные и эффективные теплонапряженные контактно-поверхностные водонагреватели для систем комплексного теплоснабжения с различными уровнями горячей воды, оптимальными для каждого из потребителей. Using the invention makes it possible to create compact and efficient heat-stressed contact-surface water heaters for integrated heat supply systems with different levels of hot water, optimal for each of the consumers.
Для решения поставленной задачи контактно-поверхностный водонагреватель, содержащий теплообменник, вертикальный корпус с поярусно размещенными внутри него насадкой с водораспределителем, надтопочным диском и окруженными водяной рубашкой топкой и жаровой трубой, причем рубашка в нижней части подключена к водораспределителю трубопроводом с насосом и имеет спиральный теплообменник, согласно изобретению снабжен водогрейными трубками, размещенными в жаровой трубе, и сборником конденсата, установленным между насадкой и надтопочным диском, который посредством упомянутых трубок сообщен с рубашкой, причем сборник подключен к входу насоса, а теплообменник подключен по греющей среде к трубопроводу между насосом и водораспределителем. To solve the problem, a contact-surface water heater containing a heat exchanger, a vertical casing with a nozzle with a water distributor, a top-flow disk and a firebox and a flame tube surrounded by a water jacket are located on the inside, and the shirt is connected to the water distributor by a pipeline with a pump and has a spiral heat exchanger, according to the invention is equipped with water pipes placed in the flame tube, and a condensate collector installed between the nozzle and the superficial displacement ohms, which by means of said tubes communicates with the jacket, the collector is connected to the input of the pump, and a heat exchanger for the heating medium is connected to the conduit between the pump and the water distributor.
Кроме того, контур циркуляции конденсата снабжен шламоотделителем, установленным на входе насоса. In addition, the condensate circuit is equipped with a sludge separator installed at the pump inlet.
Сущность изобретения заключается в том, что при использовании сборника конденсата, установленного между надтопочным диском и контактным теплообменником, часть конденсата отводится непосредственно на вход циркуляционного насоса, минуя водяную рубашку. Таким образом автономно регулируется расход горячей воды через каждый теплообменник, что дает возможность индивидуального регулирования тепловой мощности и уровня температуры на каждом теплообменнике, добиваясь соответствия их требованиям каждого потребителя системы комплексного теплоснабжения. Кроме того, спиральный теплообменник системы отопления имеет малую радиальную протяженность, поэтому можно сделать компактную водяную рубашку, а теплосъем увеличить за счет водогрейных трубок, подающих воду с надтопочного диска в водяную рубашку. В такой компоновке спиральный теплообменник системы отопления имеет размеры, обеспечивающие потребности системы отопления в самое холодное время без увеличения веса водонагревателя, т. к. располагаемая поверхность теплообмена определяется габаритами топки и жаровой трубы. Включение теплообменника горячего водоснабжения в контур циркуляции конденсата обеспечивает в сочетании со сборником конденсата автономное регулирование его тепловой мощности и уровня температуры в соответствии с расходом воды в системе горячего водоснабжения. При этом снижается температура воды, подаваемой в распылители воды, и соответственно снижается температура продуктов сгорания в отводящем газоходе, что повышает эффективность водонагревателя. The essence of the invention lies in the fact that when using a condensate collector installed between the top-plate disc and a contact heat exchanger, part of the condensate is diverted directly to the inlet of the circulation pump, bypassing the water jacket. Thus, the flow of hot water through each heat exchanger is independently regulated, which makes it possible to individually control the heat power and temperature level on each heat exchanger, achieving compliance with the requirements of each consumer of the integrated heat supply system. In addition, the spiral heat exchanger of the heating system has a small radial extent, therefore, it is possible to make a compact water jacket, and heat removal can be increased due to the water pipes supplying water from the heating disk to the water jacket. In this arrangement, the spiral heat exchanger of the heating system has dimensions that meet the needs of the heating system in the coldest time without increasing the weight of the water heater, since the available heat exchange surface is determined by the dimensions of the furnace and the heat pipe. The inclusion of a hot water heat exchanger in the condensate circuit provides, in combination with a condensate collector, autonomous control of its heat output and temperature level in accordance with the flow rate of the hot water supply system. In this case, the temperature of the water supplied to the water sprayers decreases, and the temperature of the combustion products in the exhaust gas duct decreases accordingly, which increases the efficiency of the water heater.
Изобретение может быть использовано в системах комплексного теплоснабжения задний и сооружений. The invention can be used in integrated heat supply systems of the rear and facilities.
Изобретение поясняется чертежом, на котором приведена общая схема контактно-поверхностного водонагревателя. The invention is illustrated in the drawing, which shows a General diagram of a contact-surface water heater.
Контактно-поверхностный водонагреватель содержит вертикальный корпус 1, в нижней части которого размещены топка 2 и жаровая труба 3. Топка 2 и жаровая труба 3 охвачены водяной рубашкой 4, в которой размещен вертикальный спиральный теплообменник 5 системы отопления. В верхней части корпуса 1 размещены отводящий газоход 6 и контактный теплообменник 7 с распылителями воды 8. Контактный теплообменник имеет опорно-распределительную решетку 9 и засыпку 10 из колец Рашига, керамических шариков, крупной металлической стружки или из других материалов. Над топкой выше жаровой трубы установлен надтопочный диск 11, имеющий форму тарелки. Надтопочный диск 11 соединен расположенными в жаровой трубе 3 водогрейными трубками 12 с водяной рубашкой. Водогрейные трубки проходят в жаровой трубе 3 и омываются горячими продуктами сгорания. Между надтопочным диском 11 и водяной рубашкой 4 имеется кольцевой зазор для прохода горячих продуктов сгорания в зону контактного теплообменника. Между контактным теплообменником и надтопочным диском установлен сборник конденсата 13, в который частично стекает сконденсировавшаяся в контактном теплообменнике вода. Сборник конденсата может иметь различную форму в плане, которая определяется при проектировании водонагревателя. The contact-surface water heater contains a vertical housing 1, in the lower part of which a furnace 2 and a heat pipe 3 are placed. The furnace 2 and a heat pipe 3 are covered by a water jacket 4, in which a vertical spiral heat exchanger 5 of the heating system is placed. In the upper part of the housing 1 there is a flue gas duct 6 and a contact heat exchanger 7 with water sprayers 8. The contact heat exchanger has a support distribution grid 9 and a filling 10 made of Raschig rings, ceramic balls, large metal chips or other materials. Above the firebox above the flame tube there is a superficial disk 11 having the shape of a plate. The super-heating disk 11 is connected to the water jacket 12 located in the flame tube 3. Hot water pipes pass in the flame tube 3 and are washed by hot combustion products. Between the super-heating disk 11 and the water jacket 4 there is an annular gap for the passage of hot combustion products into the area of the contact heat exchanger. A condensate collector 13 is installed between the contact heat exchanger and the super-heating disk, into which partially condensed water flows in the contact heat exchanger. The condensate collector can have a different shape in plan, which is determined during the design of the water heater.
Контактно-поверхностный водонагреватель имеет внешний контур 14 циркуляции конденсата с циркуляционным насосом 15. Выход циркуляционного насоса через водо-водяной противоточный теплообменник 16 системы горячего водоснабжения соединен с распылителями воды 8. The contact-surface water heater has an external condensate circulation circuit 14 with a circulation pump 15. The output of the circulation pump through a water-water counterflow heat exchanger 16 of the hot water supply system is connected to water sprayers 8.
Вход циркуляционного насоса через шламоотделитель 17 соединен трубопроводом 18 с нижней частью водяной рубашки 4 и трубопроводом 19 со сборником конденсата 13. К шламоотделителю подсоединен трубопровод 20 слива шлама и избыточной воды из контактно-поверхностного водонагревателя. Для предотвращения перелива воды через верхнюю стенку водяной рубашки 4 в топку предусмотрены сливные патрубки (на чертеже не показаны). Расход воды в контуре циркуляции контролируется регуляторами 21 и 22, установленными соответственно в трубопроводах 18 и 19. The inlet of the circulation pump through the sludge separator 17 is connected by a pipe 18 to the lower part of the water jacket 4 and a pipe 19 with a condensate collector 13. A pipe 20 for draining the sludge and excess water from the contact-surface water heater is connected to the sludge separator. To prevent overflow of water through the upper wall of the water jacket 4 into the furnace, drain pipes (not shown) are provided. The water flow in the circulation circuit is controlled by regulators 21 and 22, installed respectively in the pipelines 18 and 19.
Топка 2 может иметь обмуровку 23, предохраняющую стенку водяной рубашки 4 от прямого воздействия пламени. Под опорно-распределительной решеткой 9 контактного теплообменника по периферии установлен козырек 24, перекрывающий зазор между надтопочным диском 11 и стенкой водяной рубашки и предохраняющий от прямого стекания конденсата в топку. The furnace 2 may have a wiring 23, which protects the wall of the water jacket 4 from direct exposure to flame. Under the support and distribution grid 9 of the contact heat exchanger, a visor 24 is installed at the periphery, covering the gap between the top-plate disc 11 and the wall of the water jacket and protecting it from direct condensate draining into the furnace.
Спиральный теплообменник системы отопления размещен в водяной рубашке на равном расстоянии от ее стенок и образует вместе с ней водяной теплообменник. Теплообменник очень компактен, т. к. расчеты показывают, что для обеспечения устойчивого протекания воды по водяной рубашке достаточно иметь зазор между стенками водяной рубашки всего на 10-25% больше, чем наружный диаметр трубок спирального теплообменника. The spiral heat exchanger of the heating system is placed in the water jacket at an equal distance from its walls and forms a water heat exchanger with it. The heat exchanger is very compact, because calculations show that to ensure stable flow of water through the water jacket, it is enough to have a gap between the walls of the water jacket only 10-25% more than the outer diameter of the tubes of the spiral heat exchanger.
В зависимости от используемой в конкретном контактно-поверхностном водонагревателе топки можно применять топливо любого вида: дрова, щепа, торф, каменный уголь, жидкое топливо или газ. Depending on the furnace used in a particular contact-surface water heater, any type of fuel can be used: firewood, wood chips, peat, coal, liquid fuel or gas.
Контактно-поверхностный теплообменник работает следующим образом. Заполняют водой водяную рубашку 4 и теплообменники 5 и 16 и разжигают топку 2. Продукты сгорания отдают часть тепла воде в рубашке 4 и далее, обтекая водогрейные трубки 12, проходят через зазор между надтопочным диском 11 и водяной рубашкой к контактному теплообменнику 7. Циркуляционный насос 15 забирает воду из водяной рубашки и через теплообменник 16 подает ее к распылителям воды 8. Холодная вода при температуре до 20оС поступает в засыпку 10 из колец Рашига. Горячие продукты сгорания, проходя через засыпку 10, охлаждаются до температуры 50-70оС. При этом пары воды из продуктов сгорания частично конденсируются, отдавая холодной воде скрытую теплоту парообразования и увеличивая расход воды в контуре циркуляции. Холодная вода нагревается до температуры 75-80оС и стекает с контактного теплообменника в сборник конденсата 13 и на надтопочный диск 11. Из сборника конденсата подогретая вода поступает на вход циркуляционного насоса 15. В случае полного заполнения сборника конденсата вода будет переливаться из сборника конденсата на надтопочный диск 11. Из надтопочного диска 11 вода поступает в водогрейные трубки 12, нагревается в них до температуры 90оС и поступает в водяную рубашку 4. В водяной рубашке вода передает тепло спиральному теплообменнику 5. Тепло, переданное спиральному теплообменнику системы отопления, компенсируется подводом тепла через стенку жаровой трубы и топки. Поскольку водяная рубашка открыта сверху, температура в ней не может подняться выше 100оС, что гарантирует стабильность температуры на выходе из спирального теплообменника 5 системы отопления даже при значительном (в несколько раз) снижении тепловой нагрузки в системе отопления. Испарившаяся вода конденсируется в контактном теплообменнике, что сводит к минимуму потери тепла в контактно-поверхностном водонагревателе.Contact-surface heat exchanger operates as follows. Fill the water jacket 4 with water and heat exchangers 5 and 16 and light the furnace 2. Combustion products transfer part of the heat to the water in the jacket 4 and then, flowing around the heating pipes 12, pass through the gap between the heating disk 11 and the water jacket to the contact heat exchanger 7. Circulation pump 15 It draws water from the water jacket through the heat exchanger 16 and delivers it to the water sprays 8. Cold water at a temperature up to 20 C. 10 enters the filling of Raschig rings. Hot combustion products passing through the filling 10 are cooled to a temperature of about 50-70 C. The water vapor from the combustion gases are partially condensed, giving cold water latent heat of vaporization and increasing the water flow in the circulation loop. Cold water is heated to a temperature of 75-80 ° C and flows from the contact heat exchanger in the condensate collector 13 and nadtopochny disc 11. From the condensate collector heated water is fed to the input of the circulation pump 15. In the case of complete filling of the collection of condensate water will overflow from the collection of condensate on nadtopochny disk 11. Because disk 11 nadtopochnogo water flows into the hot water tube 12, heated therein to a temperature of 90 ° C and enters the water jacket 4. The water passes a water jacket heat exchanger spiral 5. heat transferred to the spiral heat exchanger of the heating system is compensated by the supply of heat through the wall of the heat pipe and the furnace. Since the water jacket open at the top, the temperature therein can not rise above 100 ° C, which ensures stability of the temperature at the exit of the spiral heat exchanger 5 of the heating system even with a significant (several times) reduction of heat load in the heating system. Evaporated water condenses in the contact heat exchanger, which minimizes heat loss in the contact-surface water heater.
Горячая вода из нижней части водяной рубашки 4 при температуре до 90оС поступает на вход циркуляционного насоса 15 и смешивается с водой, поступившей из сборника конденсата. Изменяя соотношение расходов воды из сборника конденсата 13 и водяной рубашки 4, можно изменять тепловой режим теплообменника 16 и тепловую нагрузку и температуру воды в системе горячего водоснабжения. Избыток воды в контуре циркуляции конденсата сливается по трубопроводу 20 или по сливному патрубку (на чертеже не показан).Hot water from the bottom of the water jacket at a temperature of 4 to 90 ° C is supplied to the circulation pump inlet 15 and mixes with the water received from the condensate collection. By changing the ratio of the flow rates of water from the condensate collector 13 and the water jacket 4, it is possible to change the heat regime of the heat exchanger 16 and the heat load and water temperature in the hot water supply system. Excess water in the condensate circuit is discharged through pipe 20 or through a drain pipe (not shown in the drawing).
Наличие шламоотделителя 17 позволяет поддерживать постоянными гидравлические характеристики контура циркуляции конденсата при работе с топливом, образующим при сгорании пылевые частицы. Размещение его на входе в циркуляционный насос помимо стабилизации гидравлических характеристик повышает ресурс контактно-поверхностного водонагревателя. The presence of a sludge separator 17 makes it possible to maintain constant hydraulic characteristics of the condensate circuit when working with fuel, which forms dust particles during combustion. Placing it at the inlet to the circulation pump, in addition to stabilizing the hydraulic characteristics, increases the resource of the contact-surface water heater.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5016819 RU2013710C1 (en) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | Contact surface water heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5016819 RU2013710C1 (en) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | Contact surface water heater |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013710C1 true RU2013710C1 (en) | 1994-05-30 |
Family
ID=21591691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5016819 RU2013710C1 (en) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | Contact surface water heater |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2013710C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010024727A1 (en) * | 2008-08-28 | 2010-03-04 | Nikitin Vikt R Grig R Vi H | Heat-generating apparatus (embodiments) |
| RU2522755C2 (en) * | 2012-10-02 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" | Contact-surface water heater |
| CN108626883A (en) * | 2018-05-26 | 2018-10-09 | 大庆华凯石油化工设计工程有限公司 | Coil pipe multilayer furnace wall efficient energy-saving heating stove |
-
1991
- 1991-12-17 RU SU5016819 patent/RU2013710C1/en active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010024727A1 (en) * | 2008-08-28 | 2010-03-04 | Nikitin Vikt R Grig R Vi H | Heat-generating apparatus (embodiments) |
| EA015772B1 (en) * | 2008-08-28 | 2011-12-30 | Виктор Григорьевич НИКИТИН | Heat-generating apparatus (embodiments) |
| RU2522755C2 (en) * | 2012-10-02 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" | Contact-surface water heater |
| CN108626883A (en) * | 2018-05-26 | 2018-10-09 | 大庆华凯石油化工设计工程有限公司 | Coil pipe multilayer furnace wall efficient energy-saving heating stove |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20050229871A1 (en) | Heating system and boiler therefor | |
| US4235369A (en) | Plant for space heating and service water heating | |
| US4821682A (en) | Method and apparatus for utilizing waste heat in hot water heaters | |
| EA006357B1 (en) | Heating system for liquids | |
| US4699091A (en) | Method and apparatus for utilizing waste heat in hot water heaters | |
| RU2013710C1 (en) | Contact surface water heater | |
| FR2638223B1 (en) | INSTALLATION AND APPARATUS FOR THE HEATING AND PRODUCTION OF INDIVIDUAL DOMESTIC HOT WATER FROM A COLLECTIVE BOILER | |
| US4415119A (en) | Boiler | |
| RU2359175C2 (en) | System of autonomous heating and hot water supply with natural circulation of heat carrier (versions) and method of water heating | |
| WO2000050821A1 (en) | Mixed boiler | |
| GB2103343A (en) | Heating apparatus | |
| GB2143624A (en) | Central heating systems | |
| US4572111A (en) | Heating apparatus | |
| JPS55125325A (en) | Fuel oil heating system for gas turbine | |
| RU2036377C1 (en) | Boiler plant for independent heat supply systems | |
| RU2076284C1 (en) | Steel hot-water boiler "farmer" | |
| US3543731A (en) | High velocity water heater | |
| CN109469945B (en) | Normal pressure mixed flow pipeline heating system | |
| SU1451438A1 (en) | Steam generator | |
| US4691666A (en) | Liquid heater with closed loop heat transfer system | |
| SU1353984A1 (en) | Heat supply system | |
| SU958781A1 (en) | Water central heating system mainly for high-rise buildings | |
| LV10735B (en) | Surface contacting water heater | |
| SU1206552A1 (en) | Surface heat exchanger | |
| RU2066813C1 (en) | Natural-circulation hot-water heating system |