RU2056595C1

RU2056595C1 - Utility hot-water boiler

Info

Publication number: RU2056595C1
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Никифоров
Original assignee: Николай Иванович Никифоров
Priority date: 1992-01-16
Filing date: 1992-01-16
Publication date: 1996-03-20

Abstract

FIELD: heat engineering. SUBSTANCE: natural-draft utility hot-water boiler comprises casing 1 and central shell 4 with upper and lower bottom plates and a water jacket therebetween connected to lower inlet 3 and upper outlet 11 branch pipes. Combustion chamber with burners 6 in shell 4 communicates with gas duct 12 while vortex generators 7 in the form of pipes arranged across the axis of shell 4 and communicating with water jacket are mounted in rows and have pipes of more than one dimater in a row, or pipes of the same diameter which increases in each next row towards gas duct 12, or pipes of the same diameter in all the rows. The number of said pipes in the rows is either the same or varies, or increases from one row to the next one towards gas duct 12. EFFECT: higher efficiency, lower fuel consumption and metal content. 6 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для обогрева бытовых помещений, в частности к водогрейным котлам с естественной тягой на газообразном и (или) твердом топливе, и может быть использовано для обогрева бытовых и производственных помещений, а также на транспорте (например, для отопления вагонов), а в сельском хозяйстве для обогрева теплиц, ферм и др. The invention relates to a device for heating domestic premises, in particular to boilers with natural draft on gaseous and (or) solid fuel, and can be used for heating domestic and industrial premises, as well as in transport (for example, for heating cars), and in agriculture for heating greenhouses, farms, etc.

Известен теплообменный элемент (водогрейный котел), содержащий корпус с центрально расположенной трубой, внутри которой установлены турбулизаторы, выполненные в виде системы полых цилиндрических стержней, установленных диаметрально по винтовой линии с переменным, последовательно уменьшающимся по ходу газов угловым смещением на шаг h, внутренняя полость которых подключена к емкости, образованной трубой и корпусом. Каждый стержень может быть снабжен винтовым оребрением. В нижней части трубы устанавливается горелка или колосниковая решетка. A heat exchange element (hot water boiler) is known, comprising a housing with a centrally located pipe, inside which turbulators are installed, made in the form of a system of hollow cylindrical rods installed diametrically along a helix with a variable, gradually decreasing in the direction of the gas by an angular displacement by a step h, the inner cavity of which connected to the tank formed by the pipe and the housing. Each rod can be equipped with screw fins. A burner or grate is installed at the bottom of the pipe.

Недостатками этого котла являются неэффективный теплообмен, высокая металлоемкость и, как следствие, низкий КПД и повышенный расход топлива в эксплуатации. The disadvantages of this boiler are inefficient heat transfer, high metal consumption and, as a result, low efficiency and increased fuel consumption in operation.

Цель изобретения повышение КПД, снижение расхода топлива и металлоемкости. The purpose of the invention is improving efficiency, reducing fuel consumption and metal consumption.

Цель достигается тем, что в водогрейном бытовом котле на естественной тяге, содержащем корпус и центральную обечайку, имеющие верхние и нижние днища и образующие между собой водяную рубашку, подключенную к нижнему входному и верхнему выходному патрубкам, причем в полости обечайки размещены камера сгорания с горелочным устройством, сообщенная с газоходом, и турбулизаторы в виде труб, поперечных оси обечайки и сообщенных с водяной рубашкой, турбулизаторы установлены рядами и имеют в каждом ряду трубы более чем одного диаметра или трубы одного диаметра, увеличивающегося от ряда к ряду в сторону газохода, или трубы одного диаметра во всех рядах, количество их в которых постоянно или переменно, или увеличивается от ряда к ряду в сторону газохода. The goal is achieved by the fact that in a natural draft heated domestic boiler containing a housing and a central shell, having upper and lower bottoms and forming a water jacket between themselves, connected to the lower inlet and upper outlet pipes, and a combustion chamber with a burner device is placed in the shell cavity connected with the gas duct and turbulators in the form of pipes transverse to the shell axis and communicated with a water jacket, turbulators are installed in rows and have pipes of more than one diameter or pipes in each row th diameter increasing from row to row in the direction of the flue pipe or pipes of the same diameter in all rows, the number of which is variable or constant, or increases from row to row in the direction of the gas flue.

На фиг. 1 изображен водогрейный бытовой котел, продольный разрез (турбулизаторы имеют в каждом ряду трубы одного диаметра, увеличивающегося от ряда к ряду в сторону газохода); на фиг. 2 изображено сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 изображен водогрейный бытовой котел, продольный разрез (турбулизаторы имеют трубы одного диаметра во всех рядах, количество их в которых увеличивается от ряда к ряду в сторону газохода); на фиг. 4 теплообменный элемент (турбулизаторы имеют в каждом ряду трубы более чем одного диаметра); на фиг. 5 теплообменный элемент (турбулизаторы имеют трубы одного диаметра во всех рядах, количество их в которых постоянно); на фиг. 6 теплообменный элемент (турбулизаторы имеют трубы одного диаметра во всех рядах, количество их в которых переменно). In FIG. 1 shows a household boiler, longitudinal section (turbulators in each row have pipes of the same diameter, increasing from row to row in the direction of the gas duct); in FIG. 2 shows section AA in FIG. 1; in FIG. 3 shows a household boiler, longitudinal section (turbulators have pipes of the same diameter in all rows, the number of which increases from row to row in the direction of the gas duct); in FIG. 4 heat exchange element (turbulators have pipes of more than one diameter in each row); in FIG. 5 heat exchange element (turbulators have pipes of the same diameter in all rows, the number of which is constant); in FIG. 6 heat exchange element (turbulators have pipes of the same diameter in all rows, their number in which is variable).

Водогрейный бытовой котел (фиг. 1) состоит из корпуса 1 с нижним днищем 2, снабженным входным патрубком 3, в котором установлен теплообменный элемент в виде центральной обечайки 4 с турбулизаторами 7, нижнего днища 5, горелочного устройства 6, установленного в полости теплообменного элемента, верхнего днища 8 с патрубком 9 и верхнего днища 10 корпуса с выходным патрубком 11. На патрубок 9 сверху установлен газоход 12. A household boiler (Fig. 1) consists of a housing 1 with a bottom plate 2, equipped with an inlet pipe 3, in which a heat exchange element is installed in the form of a central shell 4 with turbulators 7, a bottom plate 5, a burner device 6 installed in the cavity of the heat exchange element, the upper bottom 8 with a pipe 9 and the upper bottom 10 of the housing with an outlet pipe 11. On the pipe 9 is installed on top of the duct 12.

На фиг. 3 в центральной обечайке 13 имеется выступ 14, на котором установлена колосниковая решетка 15, а турбулизаторы 16 выполнены из труб одного диаметра во всех рядах, количество их в которых увеличивается от ряда к ряду в сторону газохода. In FIG. 3, in the central shell 13 there is a protrusion 14 on which the grate 15 is mounted, and the turbulators 16 are made of pipes of the same diameter in all rows, the number of which increases from row to row in the direction of the gas duct.

Водогрейный бытовой котел работает следующим образом. A hot water boiler operates as follows.

Котел, установленный в помещении, входным 3 и выходным 11 патрубками соединяется с системой отопления или водоснабжения и заполняется водой, а горелочное устройство 6 подключается к газовой сети или наполняется твердым топливом. Газоход 12 должен быть соединен с газоходом здания. Затем разжигается горелочное устройство 6. При сгорании топлива выделяется тепло, которое через поверхности теплообменного элемента продуктами сгорания передается теплоносителю, вследствие чего в системе отопления устанавливается естественная циркуляция теплоносителя и тепло передается в отапливаемое помещение. Охлажденная вода поступает через входной патрубок 3 и из полости между днищами 2 и 5 проходит в полость между корпусом 1 и центральной обечайкой 4, проходит через турбулизаторы 7, при этом нагревается и выходит через выходной патрубок 11. Количество тепла, производимое котлом, регулируется подачей топлива в горелочное устройство 6, что может быть осуществлено автоматически с помощью датчиков температуры теплоносителя и воздуха в отапливаемом помещении. Для окончания работы котла необходимо выполнить указанные операции в обратной последовательности. The boiler installed in the room, inlet 3 and outlet 11 pipes is connected to the heating or water supply system and is filled with water, and the burner 6 is connected to the gas network or is filled with solid fuel. The duct 12 must be connected to the duct of the building. Then the burner device is ignited 6. When the fuel is burned, heat is released, which is transferred to the coolant through the surface of the heat exchange element by the combustion products, as a result of which the natural circulation of the coolant is established in the heating system and the heat is transferred to the heated room. Cooled water enters through the inlet pipe 3 and from the cavity between the bottoms 2 and 5 passes into the cavity between the housing 1 and the central shell 4, passes through the turbulators 7, it heats up and exits through the outlet pipe 11. The amount of heat produced by the boiler is regulated by the fuel supply to the burner 6, which can be carried out automatically using sensors for the temperature of the coolant and air in a heated room. To complete the operation of the boiler, it is necessary to perform the indicated operations in the reverse order.

Таким образом в водогрейном котле при прохождении горячих продуктов сгорания через теплообменный элемент происходит интенсификация теплообмена между продуктами сгорания и поверхностями теплообменного элемента, поскольку газовый поток при этом турбулизируется, а скорость газов достигает максимальной величины при минимальном коэффициенте избытка воздуха и поддерживается постоянной или возрастает при последовательном прохождении рядов турбулизаторов, что позволяет в минимальном объеме разместить максимальное количество теплообменных поверхностей при максимальной эффективности их использования и, таким образом, приводит к снижению металлоемкости, повышению КПД, снижению расхода топлива в эксплуатации. Thus, in the boiler when hot combustion products pass through the heat exchange element, the heat exchange between the combustion products and the surfaces of the heat exchange element intensifies, since the gas flow is turbulized and the gas velocity reaches its maximum value with a minimum coefficient of excess air and is kept constant or increases with sequential passage rows of turbulators, which allows you to place the maximum amount of heat exchange in a minimum amount nnyh surfaces at the maximum effectiveness of their use and thus leads to a reduction of metal consumption, increase efficiency, reduce fuel consumption in operation.

Claims

A natural draft WATER HOUSEHOLD BOILER containing a housing and a central shell, having upper and lower bottoms and forming a water jacket between themselves, connected to the lower inlet and upper outlet pipes, and in the shell cavity there is a combustion chamber with a burner connected to the gas duct, and turbulizers in the form of pipes transverse to the shell axis and communicated with a water jacket, characterized in that the turbulators are installed in rows and have in each row pipes of more than one diameter or pipes of one d and a diameter increasing from row to row in the direction of the gas duct, or pipes of the same diameter in all rows in which their number is constant, or variable, or increasing from row to row in the direction of the duct.