RU202329U1 - Водогрейный котел - Google Patents

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к энергетике, к технике генерирования тепловой энергии с помощью каталитических нагревательных элементов, работающих на принципе сжигания топлива, преимущественно твердого, и может быть использовано для автономного водяного отопления и круглогодичного обеспечения горячей водой бытовых и производственных помещений.Технический результат заявленного водогрейного котла является повышение КПД, снижение расхода топлива в процессе эксплуатации и улучшение обслуживания в процессе эксплуатации.Указанный технический результат достигается тем, что водяная рубашка со стороны выхода продуктов горения дополнительно снабжена полостью, в которой установлен дополнительный нагреватель, с другим типом образования тепловой энергии, преимущественно в виде электрического ТЕНа, с узлом для увеличения площади контакта с нагреваемой жидкостью, дополнительный нагреватель выполнен в виде U-образного ТЕНа, на наружной поверхности которого плотно закреплен узел увеличения площади контакта с нагреваемой жидкостью в виде металлической ленты.Использование водогрейного котла предлагаемой конструкции позволяет увеличить КПД за счет увеличения поверхности нагрева в полости с дополнительным нагревателем, что позволило, по сравнению с известными конструкциями аналогичных устройств, повысить КПД, снизить эксплуатационные издержки и повысить условия обращения котла в любое время суток и года.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к энергетике, к технике генерирования тепловой энергии с помощью каталитических нагревательных элементов, работающих на принципе сжигания топлива, преимущественно твердого, и может быть использовано для автономного водяного отопления и круглогодичного обеспечения горячей водой бытовых и производственных помещений.

Известен водогрейный котел, содержащий корпус-, топочную камеру, размещенную в корпусе с образованием водяной рубашки между ними, патрубок подвода холодной (обратной) воды и горелочное устройство, которые размещены в нижней части соответственно водяной рубашки и топочной камеры, патрубок отвода горячей воды и дымовыводящий патрубок, при этом в нижней части топочной камеры над горелочным устройством установлен теплообменник в виде пучка труб, размещенных наклонно и закрепленных обоими концами в соответствующих противоположных стенках топочной камеры с образованием коллекторов соответственно входного и выходного, причем входной коллектор размещен ниже, чем выходной, и соединен с водяной рубашкой, а выходной коллектор соединен с патрубком отвода горячей воды, высота корпуса и топочной камеры развиты вверх, водяная рубашка образована вертикальными стенками корпуса и топочной камеры и над пучком труб размещен дополнительный теплообменник, при этом в верхней части водяной рубашки выполнен канал для стравливания воздуха, а со стороны входного коллектора в верхней части водяной рубашки выполнен переливной канал, причем соединение входного коллектора с водяной рубашкой и выходного коллектора с патрубком отвода горячей воды осуществлено посредством емкостей соответственно сливной, установленной со стороны входного коллектора и переливного канала, и выпускной, установленной со стороны выходного коллектора и патрубка отвода горячей воды. (см. патент РФ №2273802 по кл F24H 1/44 за 2004 г.)

Недостатком этого вида котлов является сложность конструкции, невысокий КПД значительный потери тепла и уменьшается время загрузки топлива в процессе эксплуатации.

Так же известен водогрейный котел содержащем корпус, топочную камеру, размещенную в корпусе с образованием водяной рубашки между ними, патрубок подвода холодной воды, патрубок отвода горячей воды, дымоотводящую трубу, колосниковую решетку с поддувалом, полость поддувала выполнена ниже топочной камеры и по большей мере равной ширине и длине топочной камеры, и колосниковую решетку, расположенную между топочной камерой и поддувалом, при этом тело колосниковой решетки выполнено пустотелым и ее внутренняя полость соединена с водяной рубашкой, котла. Колосниковая решетка выполнена в виде нескольких параллельных ветвей с зазором между ними, на наружной поверхности каждой ветви выполнены ребра жесткости, каждая ветвь колосниковой решетки выполнены в виде многогранника, а ребра жесткости ветвей колосниковой решетки выполняют линии пересечения граней многогранника (см. патент РФ на полезную модель №168805 по кл. F24H 1/44 за 2016 год).

При всех преимуществах данного вида котлов имеется существенный недостаток - это невозможность автоматического регулирования работы котла ночью, что создает дополнительные трудозатраты и требует дополнительно использовать топливо, что ведет к его перерасходу в процессе эксплуатации.

Технический результат заявленного водогрейного котла является снижение расхода топлива, увеличения КПД и возможность производить автоматическую регулировку работы котла в любое время суток в процессе эксплуатации.

Указанный технический результат достигается тем, что в предложенном водогрейном котле, содержащем корпус, топочную камеру, размещенную в корпусе с образованием водяной рубашки между ними, патрубок подвода холодной воды, патрубок отвода горячей воды, дымоход, колосниковую решетку с поддувалом, полость поддувала выполнена ниже топочной камеры и по большей мере равной ширине и длине топочной камере, а колосниковая решетка выполнена пустотелой, внутренняя полость которой соединена с водяной рубашкой, водяная рубашка дополнительно снабжена полостью, преимущественно цилиндрической формы, в которой установлен дополнительный нагреватель, преимущественно в виде электрического ТЕНа, с увеличенной площадью контакта с нагреваемой жидкостью, в виде металлической рубашки, преимущественно из цветного металла

На графической части изображено:

На фиг. 1- сечение по А-А фиг. 2

На фиг. 2 - Вид А фиг. 1

На фиг. 3- сечение по Б-Б фиг. 1

Как показано на графической части предлагаемый водогрейный котел содержит корпус 1. Внутри корпуса 1 имеется топочная камера 2 и поддувало 3, закрытые дверцами 4 и 5. Сверху и с боков топочную камеру 2 охватывает водяная рубашка 6. Водяная рубашка 6 соединена патрубком 7 для подвода холодной воды и патрубком 8 для отвода горячей воды. Между топочной камерой 2 и поддувалом 3 расположена колосниковая решетка 9, выполненная из нескольких ветвей 10. Каждая ветвь 10 колосниковой решетки 9 выполнена пустотелой в виде сквозного отверстия 11 по всей длине ветви 10. Топочная камера 2 снабжена трубой 12. Внутрь топочной камеры 2 закладывается топливо 13, а из поддувала 3 через зазор 14 подводится воздух. Корпус 1 со стороны трубы 12 дополнительно снабжен полостью 15, в котором закреплен электрический ТЕН 16. Снаружи ТЕН 16 снабжен металлической полосой 17, плотно соединений внутренним витком с наружной поверхностью 18 ТЕНа 17. Последующие витки 19 полосы 17 разделены перегородкой 20, в виде изогнутой волнообразной или синусоидальной формы в поперечном сечении с продольными каналами 21 и 22

Работа предлагаемого котла осуществляется следующим образом. Перед запуском котла в водяную рубашку 6 заливается жидкий теплоноситель, например вода. Затем открывается дверца 4 и через нее в топочную камеру 2 закладывается твердое топливо 13, например дрова, и поджигается. Затем открывается дверца 5, а дверца 4 закрывается. Топливо сгорает, а образующееся при горении тепло нагревает внутренние стенки водяной рубашки 6, а от них тепло нагревает воду. Одновременно тепло передается на колосниковую решетку 9 и нагревает жидкий теплоноситель в отверстиях 11 ветвей 10. Газообразные отходы горения топлива удаляются из топочной камеры 2 за ее пределы с помощью трубы 12. Угли топлива 13 удерживаются на колосниковой решетке 9, а мелкая часть топлива 13 типа остывшей золы проваливается через зазор 14 в полость поддувала 3 и при необходимости удаляется из него. Операцию горения твердого топлива обычно производят перед началом обогрева, а затем включается электрический ТЭН 16, расположенный в полости 15. Под воздействием электрического тока нагревается наружная поверхность 18, а полученное тепло передается на полосу 17, первый виток которой плотно без зазора соединен с наружной поверхностью 18 тэна 16. Т.к материал полосы 17 выполнен с большой теплопроводностью, то тепло передается и на ее последующие участки в виде витков 19. Витки 19 полосы 17 разделяются перегородкой 20, выполненной в виде изогнутой линии, преимущественно в виде гофр синусоидальной формы в поперечном сечении с каналами 21 и 22. Вода вокруг ТЕНа нагреваясь проходит по каналам перегородки 21 и удаляется в рубашку 6, а на ее место подается холодная вода по каналам 22. Этот процесс происходит постоянно и с помощью автоматики (не показано) производится включение и выключения ТЕНа 16, тем самым поддерживая заданную температуру внутри помещения без необходимости горения твердого топлива 13 в топке 2. По мере сгорания топлива 13 его периодически закладывают следующую порцию через дверцу 4 и процесс повторяется. Установка тена 16 с полосой 17 из металла с большой теплопроводностью позволяет резко увеличить площадь контакта нагревателя с жидкостью. Кроме того выполнение полосы в виде витков19, расположенных по спирали увеличивает площадь нагрева жидкости. Расположение витков 19 в виде витков и разделение их друг от друга перегородкой 20 в виде гофры с каналами 21 и 22 позволяет разделить поток жидкости на множество мелких потоков, улучшить их нагрев и уменьшить время нагрева, Кроме того, каждый мелкий поток жидкости располагается в отдельном замкнутом объеме и при нагреве используется ультрафиолетовая составляющая ТЕНа 16, которая не рассеивается, а используется при нагреве жидкости. Вода нагреваясь проходит по каналам 21 и 22 и удаляется в водяную рубашку 6, а из нее в эти каналы поступает холодная жидкость. Жидкость может циркулировать вокруг ТЭНа 16 как в одном направлении так и взаимно противоположных направлениях. Полость 15 может быть выполнена не только круглой, но и многогранной формы в поперечном сечении (треугольной, квадратной, шестигранной, эллипсной и т.д,)

Использование водогрейного котла предлагаемой конструкции позволяет увеличить КПД за счет увеличения поверхности нагрева, за счет использования дополнительного нагревательного элемента с другим источником нагрева, например с помощью электроэнергии, использовать нагревательный элемент с увеличенной площадью контакта, а так же использовать инфракрасное излучение при нагреве жидкости, не теряя его за счет рассеивания. Кроме того, предлагаемый водогрейный котел прост в эксплуатации и поддается автоматической регулировки в любое время суток в зависимости от необходимой температуры.

По сравнению с известными конструкциями аналогичных устройств повышается КПД, снижаются эксплуатационный издержки и повышаются условия обращения котла в любое время суток и года.

Claims (4)

1. Водогрейный котел, содержащий корпус, топочную камеру, размещенную в корпусе с образованием водяной рубашки между ними, патрубок подвода холодной воды, патрубок отвода горячей воды, дымоход, колосниковую решетку с поддувалом, полость поддувала выполнена ниже топочной камеры и по большей мере равной ширине и длине топочной камеры, а колосниковая решетка выполнена пустотелой, внутренняя полость которой соединена с водяной рубашкой, отличающийся тем, что водяная рубашка со стороны выхода продуктов горения дополнительно снабжена полостью, в которой установлен дополнительный нагреватель, с другим типом образования тепловой энергии, преимущественно в виде электрического ТЕНа, с узлом для увеличения площади контакта с нагреваемой жидкостью.

2. Водогрейный котел по п. 1, отличающийся тем, что нагреватель выполнен в виде U-образного ТЕНа, на наружной поверхности которого плотно закреплен узел увеличения площади контакта с нагреваемой жидкостью в виде металлической ленты.

3. Водогрейный котел по п. 2, отличающийся тем, что лента на дополнительном нагревателе расположена параллельно телу дополнительного нагревателя и образует спираль в поперечном сечении.

4. Водогрейный котел по п. 3, отличающийся тем, что между ее смежными витками установлен разделитель в виде волнообразной или гофрированной формы.

Images