RU2045712C1

RU2045712C1 - Heating appliance

Info

Publication number: RU2045712C1
Authority: RU
Inventors: Б.П. Новосельцев
Original assignee: Воронежский инженерно-строительный институт
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1995-10-10

Abstract

FIELD: heating systems of buildings. SUBSTANCE: heating appliance consists of steel tubes for supplying the heat- transfer agent, end finned plates 3 and 4 and center finned plates 5. End finned plates 3 and 4 have larger dimensions as compared with those of center ones. Front ends of plates are provided with contact webs 10 (over entire height of plates) to which front wall is connected. Center plates may be independent. Plates of each tube 1 and 2 are arranged in spaces between plates of adjacent tube. Each center plate may consists of parallel flat sections joined by connector having holes. EFFECT: control of heat transfer of heating appliance with no change in flow rate of heat-transfer agent flowing through heating appliance. 3 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к отоплению жилых и гражданских зданий и служит для поддержания в помещениях заданной температуры внутреннего воздуха и внутренних поверхностей ограждающих конструкций. The invention relates to the heating of residential and civil buildings and is used to maintain indoor indoor air temperature and internal surfaces of building envelopes at a predetermined temperature.

Известны отопительные приборы конвекторы отопительные биметаллические "ЛАК" с литым алюминиевым оребрением и стальной трубой. Указанные конвекторы предназначены для применения в системах водяного отопления зданий различного назначения. В указанных конвекторах оребрение выполняется из алюминиевого сплава, т.е. из материала с достаточно высоким коэффициентом теплопроводности. Большую часть теплоты конвектор отдает в помещение конвекцией, доля же теплоты, отдаваемой излучением, составляет незначительную часть, это и является недостатком данного конвектора. Known heating appliances bimetallic heating convectors "LAC" with cast aluminum fins and a steel pipe. These convectors are intended for use in water heating systems of buildings for various purposes. In these convectors, the fins are made of aluminum alloy, i.e. from a material with a sufficiently high coefficient of thermal conductivity. The convector gives most of the heat to the room by convection, while the fraction of heat given off by radiation is an insignificant part, and this is a drawback of this convector.

Известен наиболее близкий по совокупности признаков к предлагаемому отопительный прибор, который включает по крайней мере две трубы для подачи теплоносителя с закрепленными на них пластинами оребрения с передними и задними торцами, боковые и переднюю стенки кожуха и воздушный клапан. При этом нагревательный элемент не контактирует со стенками кожуха. Поэтому температура стенок кожуха практически не превышает температуру окружающего воздуха. Следовательно, доля лучистого тепла, отдаваемого конвектором в помещение практически равно нулю. Теплоотдача указанного прибора в основном осуществляется конвекцией. Регулирование теплоотдачи осуществляется без изменения расхода теплоносителя, т.е. с помощью воздушного клапана. Known for the closest set of features to the proposed heating device, which includes at least two pipes for supplying a coolant with fins fixed to them with front and rear ends, side and front walls of the casing and an air valve. In this case, the heating element does not contact the walls of the casing. Therefore, the temperature of the walls of the casing practically does not exceed the ambient temperature. Consequently, the fraction of radiant heat given off by the convector to the room is practically equal to zero. The heat transfer of the specified device is mainly carried out by convection. Heat transfer control is carried out without changing the flow rate of the coolant, i.e. using the air valve.

Предлагаемый отопительный прибор обеспечивает по сравнению с известным прибором, передающим теплоту в помещение в основном конвекций, обеспечивает передачу теплоты в помещение и за счет излучения (радиации), а также увеличить долю конвекторного тепла за счет турбулизации воздушного потока, проходящего в межреберном пространстве прибора. Это достигается тем, что отопительный прибор, содержащий по крайней мере две трубы для подачи теплоносителя с закрепленными на них пластинами оребрения с передними и задними торцами, а также боковые и переднюю стенки кожуха и воздушный клапан, снабжен закрепленными на вертикальных передних торцах пластин оребрения контактными полочками, а боковые стенки кожуха выполнены с задними вертикальными торцами, выступающими за пределы соответствующих торцов пластин оребрения, размещенных между ними, при этом передняя стенка кожуха вплотную прилегает к контактным полочкам и укреплена на крайних пластинах. Целесообразно каждую пластину оребрения, расположенную между крайними пластинами, выполнять из отдельных, соответствующих числу труб частей, причем пластины, закрепленные на одной трубе, размещены в шахматном порядке относительно пластин, закрепленных на другой трубе. Целесообразно также каждую пластину оребрения, расположенную между крайними, выполнять из смещенных относительно друг друга в вертикальной плоскости частей, соединенных между собой перемычкой с отверстиями. The proposed heating device provides, in comparison with the known device, which transfers heat to the room mainly convection, provides heat transfer to the room and due to radiation (radiation), as well as to increase the proportion of convective heat due to the turbulization of the air flow passing in the intercostal space of the device. This is achieved by the fact that the heater, which contains at least two pipes for supplying coolant with fins fixed to them with front and rear ends, as well as side and front walls of the casing and an air valve, is equipped with contact shelves fixed to the vertical front ends of the fins and the side walls of the casing are made with rear vertical ends protruding beyond the respective ends of the fins, placed between them, while the front wall of the casing is close to legs to the contact shelves and is fastened to outer plates. It is advisable that each finning plate located between the extreme plates be made of separate parts corresponding to the number of pipes, the plates mounted on one pipe being staggered relative to the plates mounted on the other pipe. It is also advisable to each fins plate located between the extreme, to perform from displaced relative to each other in the vertical plane of the parts connected by a jumper with holes.

На фиг. 1 показан вид спереди предложенного устройства (передняя стенка кожуха снята, а воздушный клапан не показан; на фиг.2 то же, вид сверху на фиг. 1; на фиг.3 разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.5 вид спереди на фиг.1 (пластины оребрения имеют конструктивное выполнение отдельных частей; на фиг.6 то же, что и на фиг.1, но пластины оребрения выполнены со смещенными частями; на фиг.7 крупным планом показана пластина оребрения с отверстиями для прохода воздуха; на фиг.8 то же, что и на фиг.1, но с передней стенкой кожуха; на фиг.9 общий вид в аксонометрической проекции предлагаемого прибора, установленного на стенке здания; на фиг.10 воздушный клапан. In FIG. 1 shows a front view of the proposed device (the front wall of the casing is removed, and the air valve is not shown; in Fig.2 is the same, a top view in Fig. 1; in Fig.3 is a section A-A in Fig.1; in Fig.4 B-B in Fig. 1; in Fig. 5, a front view in Fig. 1 (fins are structurally configured in separate parts; Fig. 6 is the same as in Fig. 1, but the fins are made with offset parts; in Fig. 7 shows a close-up of a fin plate with holes for air passage; Fig. 8 is the same as in Fig. 1, but with the front wall of the casing; Fig. 9 is a general view in axon etricheskoy projection of the proposed device installed on the wall of a building, the air valve in Figure 10.

Предлагаемое устройство включает трубы 1 и 2 для подачи теплоносителя. На трубах 1 и 2 жестко, например, при помощи литья под давлением, закреплены крайние пластины оребрения 3 и 4, а между ними средние пластины оребрения 5. Причем габаритные размеры (ширина b и высота h) крайних пластин 4 больше соответствующих размеров b и h, средних пластин 5 (см.фиг.2,3,4). Задние торцы 6 и 7 пластин 3 и 4 выполнены выступающими за соответствующие торцы пластин 5 и при установке прибора соприкасаются со стеной здания 8. При такой установке прибора между пластинами 3 и 4 и стеной здания 8 образован конвективный канал 9 для движения воздуха. На переднем торце пластин 3,4 и 5 (по всей высоте пластин) выполнены контактные полочки 10 (см.фиг.1,2), которые могут жестко прикрепляться к торцам пластин или выполняться совместно с пластинами 3,4 и 5, например, литье под давлением. Передняя стенка 11 прикрепляется к крайним пластинам 3 и 4 в точках 12,13,14 и 15, например, при помощи винтов (фиг. 8). В верхней части прибора установлен воздушный клапан 16, который может поворачиваться на шарнире 17. Средние пластины 5 могут быть выполнены составными из отдельных, соответствующих числу труб частей. Например, на трубе 1 закреплены пластины 18, а на трубе 2 пластины 19. Причем пластины 18 и 19 размещены в шахматном порядке по отношению друг к другу. The proposed device includes pipes 1 and 2 for supplying a coolant. On the pipes 1 and 2, for example, by injection molding, the extreme fins of plates 3 and 4 are fixed, and the middle fins of plates 5 are fixed between them. Moreover, the overall dimensions (width b and height h) of the extreme plates 4 are larger than the corresponding sizes b and h , middle plates 5 (see Fig. 2,3,4). The rear ends 6 and 7 of the plates 3 and 4 are made protruding beyond the respective ends of the plates 5 and, when installing the device, are in contact with the wall of the building 8. With this installation of the device, a convective channel 9 is formed between the plates 3 and 4 and the wall of the building 8 for air movement. On the front end of the plates 3.4 and 5 (over the entire height of the plates), contact shelves 10 are made (see Fig. 1.2), which can be rigidly attached to the ends of the plates or can be performed together with the plates 3.4 and 5, for example, casting under pressure. The front wall 11 is attached to the extreme plates 3 and 4 at points 12,13,14 and 15, for example, using screws (Fig. 8). An air valve 16 is installed in the upper part of the device, which can be rotated on the hinge 17. The middle plates 5 can be made of separate parts corresponding to the number of pipes. For example, plates 18 are fixed on the pipe 1, and plates 19 are fixed on the pipe 2. Moreover, the plates 18 and 19 are staggered in relation to each other.

Целесообразно также выполнение средних пластин оребрения 5 из смещенных друг относительно друга в вертикальной плоскости частей 20 и 21 (см.фиг.6 и 7), соединенных перемычкой 22, причем в перемычке 22 имеются отверстия 23 для прохода воздуха. На фиг.7 показана такая пластина в увеличенном размере. Отверстие 24 служит для выхода нагретого воздуха в помещение, а отверстие 25 для входа холодного воздуха из помещения в отопительный прибор. It is also advisable to make the middle fins 5 of the parts 20 and 21 displaced relative to each other in the vertical plane (see FIGS. 6 and 7) connected by a jumper 22, and in the jumper 22 there are openings 23 for air passage. 7 shows such a plate in an enlarged size. The hole 24 serves to exit the heated air into the room, and the hole 25 to enter cold air from the room into the heater.

Воздушный клапан 16 для сокращения его ширины, экономии материала и возможности поворота вокруг горизонтальной оси имеет прорези 26 (перфорацию) (см. фиг. 10), через которые проходят пластины оребрения 5 при повороте воздушного клапана. The air valve 16 to reduce its width, save material and the ability to rotate around the horizontal axis has a slot 26 (perforation) (see Fig. 10), through which pass the fins 5 when turning the air valve.

Прибор работает следующим образом. The device operates as follows.

Общая теплоотдача отопительного прибора складывается из теплового потока, отдаваемого в помещение путем конвекции и излучения. Конвективный теплообмен в канале 9 происходит следующим образом. Воздух, соприкасаясь с нагретой поверхностью пластин оребрения 3,4 и 5, нагревается, поднимается, уступая место более холодному воздуху, который подтекает в конвективный канал 9 снизу через отверстия 25. Выход нагретого воздуха в помещение происходит через отверстие 24. При непрерывном поступлении воздуха из помещения в канал 9 вместе с воздухом поступает пыль, которая может оседать внутрь прибора. Для облегчения периодической очистки прибора от пыли снимают переднюю стенку 11 кожуха, для чего необходимо вывернуть винты 12 15, затем очистить прибор от пыли с помощью пылесоса либо вручную. После очистки переднюю стенку 11 следует установить на место. The total heat transfer of the heater is the sum of the heat flux given into the room by convection and radiation. Convective heat transfer in channel 9 is as follows. The air in contact with the heated surface of the fins 3,4 and 5, heats up, rises, giving way to colder air, which flows into the convective channel 9 from below through the openings 25. The heated air enters the room through the opening 24. With continuous flow of air from premises in the channel 9 together with air, dust enters, which can settle inside the device. To facilitate periodic cleaning of the device from dust, remove the front wall 11 of the casing, for which it is necessary to remove the screws 12 15, then clean the device from dust with a vacuum cleaner or manually. After cleaning, the front wall 11 should be replaced.

Лучистый теплообмен происходит следующим образом. Radiant heat transfer occurs as follows.

Теплота от теплоносителя предается к внутренней стенке труб 1 и 2, затем через стенку труб к наружной поверхности труб 1 и 2. Учитывая, что пластины оребрения 3,4 и 5 плотно прилегают к наружной поверхности труб 1 и 2, поэтому теплота за счет теплопроводности материала, из которого выполнены пластины оребрения, от наружной поверхности трубы передается на контактные полочки 10 всех пластин оребрения. А так как передняя стенка 1 плотно прилегает к контактным полочкам 10 всех пластин оребрения, то передняя стенка нагревается по всей поверхности и отдает теплоту окружающему воздуху путем лучеиспускания (радиации) и за счет конвекции с внутренней и наружной сторон. Следовательно, в предлагаемом отопительном приборе доля лучистого тепла, передаваемого в помещение, значительно увеличивается, а это благоприятно сказывается на самочувствии людей по сравнению с известными отопительными приборами. The heat from the coolant is transferred to the inner wall of the pipes 1 and 2, then through the wall of the pipes to the outer surface of the pipes 1 and 2. Given that the fins 3,4 and 5 are tightly attached to the outer surface of the pipes 1 and 2, therefore, the heat due to the heat conductivity of the material from which the fins are made, from the outer surface of the pipe is transferred to the contact shelves 10 of all fins. And since the front wall 1 fits snugly onto the contact shelves 10 of all the fins, the front wall heats up over the entire surface and gives off heat to the surrounding air through radiation (radiation) and due to convection from the inside and outside. Therefore, in the proposed heating device, the proportion of radiant heat transferred to the room increases significantly, and this favorably affects the well-being of people in comparison with known heating devices.

В предлагаемом приборе боковые стенки пластин 3 и 4 оребрения отдают теплоту окружающему воздуху конвекцией и лучеиспусканием, как в помещение, так и в канал 9 (см.фиг.2). Регулирование теплоотдачи отопительного прибора осуществляется без изменения расхода теплоносителя, проходящего по трубам 1 и 2. Регулирование теплоотдачи осуществляется при помощи воздушного клапана 16 следующим образом. Когда необходимо увеличить количество теплоты, отдаваемой прибором, воздушный клапан 16 открывают, т.е. устанавливают его в вертикальное положение (см. фиг. 3 и 5). При этом поперечное сечение отверстия для выхода воздуха 24 увеличивается, увеличивается при этом и расход воздуха, выходящего из отверстия 24 и, следовательно, увеличивается доля конвективного тепла, поступающего в помещение. In the proposed device, the side walls of the fins 3 and 4 give heat to the surrounding air by convection and radiation, both into the room and into channel 9 (see figure 2). The heat transfer control of the heating device is carried out without changing the flow rate of the coolant passing through pipes 1 and 2. Heat transfer control is carried out using the air valve 16 as follows. When it is necessary to increase the amount of heat given off by the device, the air valve 16 is opened, i.e. set it in a vertical position (see Fig. 3 and 5). In this case, the cross section of the opening for the exit of air 24 increases, while the flow rate of air leaving the opening 24 increases, and therefore, the proportion of convective heat entering the room increases.

Когда необходимо уменьшить количество теплоты, поступающей в помещение, следует воздушный клапан 16 закрыть (перевести в горизонтальное положение (см.фиг.4 и 6)). Площадь живого сечения отверстия 24 уменьшается и, следовательно, уменьшается расход воздуха, выходящего из отверстия 24, и уменьшается доля конвективного тепла, поступающего в помещение. Доля лучистого тепла, поступающего в помещение, не регулируется. When it is necessary to reduce the amount of heat entering the room, close the air valve 16 (move it to a horizontal position (see Fig. 4 and 6)). The living cross-sectional area of the hole 24 is reduced and, therefore, the flow rate of air leaving the hole 24 is reduced, and the proportion of convective heat entering the room is reduced. The proportion of radiant heat entering the room is not regulated.

Принцип работы отопительного прибора, показанного на фиг.5, в основном аналогичен вышерассмотренному. Отличие состоит в том, что поток воздуха, двигаясь в пространство 27 между пластинами 19, нагревается, поднимается и пластинами 18 разделяется на два потока, которые продолжают двигаться в пространстве 28 между пластинами 18, нагревается и через отверстие 24 выходит в помещение. При делении воздушного потока, например, пластиной 18 (см. фиг. 5) происходит турбулизация воздушного потока, а при этом увеличивается коэффициент теплопередачи от пластин оребрения 3, 4 и 5 к воздуху, а при этом увеличивается доля конвективного тепла, передаваемого от прибора в помещении. The principle of operation of the heating device shown in Fig. 5 is basically the same as described above. The difference is that the air flow moving into the space 27 between the plates 19 is heated, rises and the plates 18 are divided into two streams that continue to move in the space 28 between the plates 18, are heated and exit through the opening 24 to the room. When dividing the air flow, for example, by plate 18 (see Fig. 5), the air flow is turbulized, and the coefficient of heat transfer from the fins 3, 4, and 5 to the air increases, and the proportion of convective heat transferred from the device to indoors.

Действительно, в пространстве 27 (между пластинами 19) передача теплоты от пластин оребрения 3, 4 и 5 к воздуху осуществляется при свободной конвекции при ламинарном движении, а при этом у нагретой поверхности пластин образуется ламинарный слой, при котором обеспечивается низкий коэффициент передачи теплоты от пластин оребрения к воздуху. При разделении потока, например, пластиной 18 (фиг.5) происходит турбулизация потока (за счет изменения направления движения воздуха, ускорения его движения за счет уменьшения площади живого сечения) и увеличение коэффициента теплопередачи от пластин оребрения к воздуху, а в итоге увеличивается доля конвективного тепла, передаваемого от прибора в помещение. Indeed, in space 27 (between the plates 19), heat is transferred from the fins 3, 4 and 5 to the air with free convection during laminar motion, while a laminar layer is formed on the heated surface of the plates, which ensures a low coefficient of heat transfer from the plates fins to the air. When the flow is divided, for example, by plate 18 (Fig. 5), the flow is turbulized (by changing the direction of air movement, accelerating its movement by reducing the living cross-sectional area) and increasing the heat transfer coefficient from the fins to air, and as a result, the proportion of convective heat transferred from the device to the room.

Принцип работы отопительного прибора, представленного на фиг.6, в основном аналогичен вышерассмотренному. Отличие состоит в том, что поток воздуха, двигаясь между пластинами 21,нагревается, поднимается, перемычкой 22 отклоняется от вертикального движения; часть воздуха проходит через отверстие 23, а другая часть, обогнув перемычку 22, двигается вверх между пластинами 20 и выходит в помещение. В том случае, когда поток воздуха огибает перемычку 22 или проходит через отверстие 23 за счет увеличения скорости движения воздуха происходит турбулизация воздушного потока, а при этом увеличивается коэффициент теплопередачи от пластин оребрения 21 и 20 к воздуху, а при этом увеличивается доля конвективного тепла, передаваемого от пpибора к воздуху, который проходит между пластинами 21 и 20. Действительно в пространстве между пластинами 21 и 20 передача теплоты от пластин оребрения 21 и 20 к воздуху осуществляется при свободной конвекции при ламинарном движении, а при этом у нагретой поверхности пластин образуется ламинарный слой, при котором обеспечивается низкий коэффициент передачи теплоты от пластин оребрения к воздуху. При турбулизации потока воздуха, например, при прохождении воздуха через отверстия 23 или при огибании потоком воздуха перемычки 22 увеличивается коэффициент теплопередачи от пластин оребрения к воздуху, а в итоге увеличивается доля конвективного тепла, передаваемого от прибора в помещение. The principle of operation of the heating device shown in Fig.6, basically similar to the above. The difference is that the air flow, moving between the plates 21, heats up, rises, the bridge 22 deviates from the vertical movement; part of the air passes through the hole 23, and the other part, rounding the jumper 22, moves upward between the plates 20 and enters the room. In the case when the air stream bends around the jumper 22 or passes through the hole 23 due to an increase in the air velocity, the air stream is turbulized, and the heat transfer coefficient from the fins 21 and 20 to the air increases, and the proportion of convective heat transferred increases from the device to the air that passes between the plates 21 and 20. Indeed, in the space between the plates 21 and 20, heat is transferred from the fins 21 and 20 to the air with free convection with lam Arn movement, and thus at the heated surface of the plates is formed a laminar layer, which ensures low heat transfer coefficient of the fin plates to the air. When turbulizing the air flow, for example, when air passes through the openings 23 or when the jumper 22 bends around the air stream, the heat transfer coefficient from the fins to the air increases, and as a result, the fraction of convective heat transferred from the device to the room increases.

Claims

1. A HEATING DEVICE comprising at least two pipes for supplying a heat carrier with fins fixed to them, a casing with side and front walls and an air valve, characterized in that the side walls of the casing are formed by extreme fins, and the ends of all fins are on the side the front wall of the casing is made with shelves perpendicular to the planes of these plates, and said wall is mounted in contact with the shelves of the middle plates and fixed to the shelves of the outer plates.

2. The device according to p. 1, characterized in that each pipe is equipped with autonomous middle fins, said plates of each pipe being located between the plates of the adjacent pipe.

3. The device according to p. 1, characterized in that each middle plate consists of parallel to each other flat sections connected by a jumper with holes.