RU2069823C1 - Газовый обогреватель - Google Patents
Газовый обогреватель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2069823C1 RU2069823C1 RU94014815A RU94014815A RU2069823C1 RU 2069823 C1 RU2069823 C1 RU 2069823C1 RU 94014815 A RU94014815 A RU 94014815A RU 94014815 A RU94014815 A RU 94014815A RU 2069823 C1 RU2069823 C1 RU 2069823C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion chamber
- front wall
- gas
- combustion
- duct
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Использование: в бытовой газовой аппаратуре для обогрева жилых, бытовых, производственных и вспомогательных помещений. Сущность изобретения: газовый обогреватель содержит герметичную камеру сгорания с основной и запальной горелками, для отвода продуктов сгорания трубы, а также трубы для подвода наружного воздуха через воздушную камеру к горелкам, защитно-декоративную облицовку, аппаратуру управления процессом горения газа, при этом передняя стенка камеры сгорания в зоне отражательной пластины выполнена в виде плавно-сопряженной выпуклой наружу поверхности с переходом в нижней части в вогнутую поверхность, а отражательная пластина на задней стенке выполнена криволинейной и установлена по отношению к передней стенке таким образом, что площадь переходного сечения газохода плавно уменьшается к верхней части камеры сгорания. 2 ил.
Description
Изобретение относится к бытовой газовой аппаратуре для обогрева жилых, бытовых, производственных и вспомогательных помещений.
Известен газовый камин АОГ-5 с конвективной теплоотдачей [1] Камин состоит из изолированной от атмосферы помещения камеры сгорания коробчатой конструкции с оребренной передней стенкой. Теплота, получаемая от сжигания газа, передается в отапливаемое помещение преимущественно через переднюю стенку. В нижней части камеры сгорания помещены основная и запальная горелки. С задней стороны камина в верхней его части расположен стенной канал. Внутренняя труба стенного канала соединена с камерой сгорания и служит для отвода продуктов сгорания за пределы помещения, а по наружной трубе с улицы поступает воздух в зону горения газа. Камин снабжен защитно-декоративной облицовкой. Аппаратура управления процессом горения включает в себя кран управления, электромагнитный клапан с термопарой, пьезоэлектрическое запальное устройство.
Недостатком камина является относительно низкая эффективность и высокая удельная материалоемкость. Это связано с неиспользованными резервами теплопередачи через переднюю стенку камеры сгорания и, как следствие, недостаточно глубоким охлаждением продуктов сгорания в пределах газохода, примыкающего к передней стенке. Указанный недостаток есть следствие конструкции камеры сгорания, типичной не только для камина АОГ-5, но и других известных газовых обогревателей. Очертания контуров газохода в таких конструкциях обычно повторяют контуры топок котлов: за зоной горения с постоянным сечением следует сужающаяся часть газохода, далее снова переходящая в канал почти постоянного сечения. Профиль газохода в обогревателях формируется передней или задней стенками камеры сгорания: например, у камина АОГ-5 передней. Часто при плоской задней стенке контур газохода сформирован установленной на ней отражательной пластиной. Отражательная пластина экранирует заднюю сторону обогревателей, примыкающую к стене, и улучшает радиационные характеристики газохода.
Недостаток описанной конструкции газохода проявляется в стимулировании неблагоприятной гидродинамической и тепловой структуры потока продуктов сгорания. Остывание по тракту продуктов сгорания приводит к снижению их объемного расхода. Уменьшение площади проходного сечения в сужающейся части газохода компенсирует это снижение, поддерживая скорость, в среднем, около постоянного значения. В газовых обогревателях, в отличие от топок котлов, зона постоянного сечения газохода, следующая за сужающейся частью, также является теплопередающей, температура продуктов сгорания продолжает в ней снижаться, поэтому объемный расход и, соответственно, скорость потока уменьшаются. Глубокий ламинарный характер потока в сочетании с его структурой типа "начального участка" обуславливает уменьшение локальной теплоотдачи по всей длине газохода. Таким образом, теплоотдача в конечной наиболее "холодной" части газохода имеет минимальное значение. Однако разность температур между передней стенкой и продуктами сгорания уменьшается в этой "холодной" части настолько, что радиационная и конвективная составляющие результирующего теплового потока становятся одного порядка. Повлиять сколько-нибудь заметно на радиационную составляющую здесь практически невозможно даже при наличии отражательной пластины. В связи с этим становится актуальной интенсификация конвективной составляющей. Ни одна из конструкций камеры сгорания обогревателей не позволяет этого сделать.
Известный газовый нагреватель [2] имеющий конструкцию, сходную с [1] выбран в качестве прототипа. Передняя стенка камеры сгорания выполнена в [2] плоской и дополнительно снабжена ребристым теплообменным блоком.
В соответствии с изложенным выше соображениями, недостаток прототипа состоит в плоской форме передней стенки камеры сгорания и контурах газохода, сформированного передней и задней ее стенками. Уменьшение скорости потока продуктов сгорания по длине газохода вдоль плоской передней стенки не позволяет интенсифицировать конвективную теплоотдачу и тем самым дополнительно снизить температуру уходящих газов.
Целью изобретения является повышение эффективности обогревателя и снижение удельной материалоемкости за счет интенсификации конвективной теплоотдачи продуктов сгорания к передней стенке камеры сгорания в относительно "холодной" части газохода, где радиационная и конвективная составляющие теплового потока одного порядка.
Это достигается тем, что передняя стенка камеры сгорания в зоне отражательной пластины выполнена в виде плавносопряженной, выпуклой наружу, поверхности с переходом в нижней части зоны в вогнутую поверхность, а отражательная пластина на задней стенке выполнена криволинейной и установлена по отношению к передней стенке таким образом, что площадь поперечного сечения газохода между выпуклой поверхностью передней стенки и отражательной пластиной плавно уменьшается к верхней части камеры сгорания, Это позволяет создать необходимые гидродинамические условия для возникновения на внутренней стороне выпуклой части передней стенки (вогнутой по отношению к потоку продуктов сгорания) системы продольных вихрей Гертлера, интенсифицирующих конвективную теплоотдачу в "холодной" части газохода, где реализационные тепловые потоки одного порядка с конвективными.
На фиг. 1 изображен общий вид обогревателя; на фиг. 2 продольное сечение обогревателя с выпуклой поверхностью передней стенки камеры сгорания.
Газовый обогреватель состоит из основания 1, на котором закреплена воздушная камера 2 в сборе с камерой сгорания газа 3. Камера 3 изолирована от атмосферы помещения. В нижней части камеры сгорания расположены основная горелка 4 и запальная горелка 5. Камера сгорания 3 содержит переднюю стенку 6, внутреннюю отражательную пластину 7 и заднюю стенку 8. Передняя стенка 6, в зоне расположения внутренней отражательной пластины 7, выполнена в виде выпуклой поверхности АБ с переходом в плавную вогнутую поверхность БВ. Внутренняя отражательная пластина 7 имеет, например, цилиндрическую поверхность ГД. Радиус R и центр кривизны поверхности обеспечивают плавное уменьшение к верхней части камеры сгорания площади проходного сечения между выпуклостью АБ передней стенки 6 и поверхностью ГД отражательной пластины 7. Воздушная камера 2 и камера сгорания 3 соединены между собой внизу окном 9, а в верхней части соединены со стенным каналом 10. По внутренней трубе 11 стенного канала 10, через окна 13 происходит вывод на улицу продуктов сгорания газа, а по наружной трубе 12, через окно 14 подача наружного воздуха в воздушную камеру 2 и затем к горелкам 4 и 5. Аппаратура управления обогревателем включает в себя запальное устройство 16, кран управления 17 и электромагнитный клапан с термопарой 18. Обогреватель снабжен защитно-декоративной облицовкой 19 с перфорированной лицевой и верхней частями. Для подключения газа из сети предусмотрен штуцер 20. Обогреватель крепится основанием 1 на стене помещения 21.
Обогреватель работает следующим образом. Через штуцер 20 газ подается в обогреватель. При включении электромагнитного клапана 18, крана управления 17 и запального устройства 16 загорается газ в запальной горелке 5, а затем и в основной инжекционной горелке 4. Продукты сгорания поднимаются под действием самотяги по газоходу между передней стенкой 6 и внутренней отражательной пластиной 7. Дойдя до верхней части газохода, продукты сгорания поворачивают и через окно в отражательной пластине 7 удаляются по внутренней трубе 11 через окно 13 на улицу. Наружный воздух через окно 14, наружную трубу 12, воздушную камеру 2 и окно 9 подается к основной 4 и запальной 5 горелкам. Поток продуктов сгорания поступает в криволинейную часть газохода вдоль выпуклой поверхности АБ передней стенки 6. Отсюда начинается развитие структуры потока типа "начального участка". Режим течения характеризуется числом Рейнольдса Re- Uср•dэ/ν, где Uср 0,5 м/с средняя скорость в газоходе; dэ = 2h эквивалентный диаметр канала, равный (в плоском приближении) удвоенной ширин канала между передней стенкой и отражательной плитой, если, например, h 0,04 м, то dэ 0,08 м; ν (50-100) • 10-6м2/c - кинематическая вязкость продуктов сгорания при температурах от 300oС до 800oС. При этом число Рейнольдса в среднем равно Re 0,5 • 0,08/75 • 10-6 533, т.е. имеет место глубокий ламинарный режим. В ламинарном потоке на "значительном участке" происходит нарастание пограничных слоев на стенках канала и вытягивание профиля скорости по длине канала. При обтекании ламинарным потоком вогнутой поверхности (т. е. внутренней стороны выпуклой передней стенки вдоль АБ) в пограничном слое развивается система продольных вихрей на режимах, характеризуемых числом Гертлера в диапазоне N 16 240. Эти вихри повышают теплоотдачу в 1,5-2 раза в сравнении с обтеканием прямолинейной поверхности при тех же числах Рейнольдса. Число Гертлера равно
где скорость вне пограничного слоя, которую можно принять на "начальном участке" равной средней скорости по сечению; δ толщина пограничного слоя в нашем случае может быть приближенно принята равной половине ширины канала 0,5h; R радиус кривизны поверхности АБ.
где скорость вне пограничного слоя, которую можно принять на "начальном участке" равной средней скорости по сечению; δ толщина пограничного слоя в нашем случае может быть приближенно принята равной половине ширины канала 0,5h; R радиус кривизны поверхности АБ.
Согласно принятым выше значениям параметров и для радиуса кривизны, равного, например, 300-500 мм, имеем
Таким образом, для обычных значений параметров потока и размеров газовых обогревателей на внутренней стороне выпуклости передней стенки возникает устойчивая система продольных вихрей Гертлера, интенсифицирующая конвективную теплоотдачу. Используя известные методы расчета можно показать, что в "холодной" части газохода при характерных температурах продуктов сгорания ≈ 400oC и стенки ≈ 300oС плотность радиационного теплового потока на передней стенке будет ≈ 600 вт/м2 и конвективного теплового потока: в случае прямолинейного газохода ≈ 500 вт/м2, а при интенсификации теплоотдачи продольными вихрями 700-1000 вт/м2. Поток тепла с передней стенки передается излучением и конвекцией в отапливаемое помещение. Частично излучение проходит сквозь отверстие защитно-декоративной облицовки 19, остальная его часть попадает на неперфорированные участки, которые охлаждаются свободноконвективными потоками воздуха. Вдоль нагретой передней стенки камеры сгорания развивается свободная конвекция воздуха, передающая в помещение свою часть теплового потока.
Таким образом, для обычных значений параметров потока и размеров газовых обогревателей на внутренней стороне выпуклости передней стенки возникает устойчивая система продольных вихрей Гертлера, интенсифицирующая конвективную теплоотдачу. Используя известные методы расчета можно показать, что в "холодной" части газохода при характерных температурах продуктов сгорания ≈ 400oC и стенки ≈ 300oС плотность радиационного теплового потока на передней стенке будет ≈ 600 вт/м2 и конвективного теплового потока: в случае прямолинейного газохода ≈ 500 вт/м2, а при интенсификации теплоотдачи продольными вихрями 700-1000 вт/м2. Поток тепла с передней стенки передается излучением и конвекцией в отапливаемое помещение. Частично излучение проходит сквозь отверстие защитно-декоративной облицовки 19, остальная его часть попадает на неперфорированные участки, которые охлаждаются свободноконвективными потоками воздуха. Вдоль нагретой передней стенки камеры сгорания развивается свободная конвекция воздуха, передающая в помещение свою часть теплового потока.
Claims (1)
- Газовый обогреватель, содержащий установленную в защитно-декоративном кожухе камеру сгорания с газоходом, образованным передней стенкой камеры сгорания и отражательной пластиной, укрепленной на задней стенке камеры сгорания, и подключенным к трубе отвода продуктов сгорания, основную и запальную горелки и примыкающий к задней стенке камеры сгорания в зоне горелок короб с воздухоподающей трубой, размещенной снаружи трубы отвода продуктов сгорания, отличающийся тем, что передняя стенка камеры сгорания образована из плавно сопряженного вогнутого участка и обращенного в сторону кожуха выпуклого участка, а отражательная пластина выполнена изогнутой, обращенной выпуклостью в сторону передней стенки, причем газоход между передней стенкой и отражательной пластиной имеет площадь поперечного сечения, уменьшающуюся к выходу камеры сгорания.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94014815A RU2069823C1 (ru) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | Газовый обогреватель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94014815A RU2069823C1 (ru) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | Газовый обогреватель |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94014815A RU94014815A (ru) | 1995-12-20 |
RU2069823C1 true RU2069823C1 (ru) | 1996-11-27 |
Family
ID=20155070
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94014815A RU2069823C1 (ru) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | Газовый обогреватель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2069823C1 (ru) |
-
1994
- 1994-04-18 RU RU94014815A patent/RU2069823C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Газовое оборудование, приборы, арматура. Справочное пособие. - М.: Недра, 1985, с. 524 - 525. Патент Великобритании N 2168140, кл. F 24 H 3/00, 1986. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NL8601136A (nl) | Corrosiebestendige warmtewisselaar met schroeflijnvormige golven. | |
US4904179A (en) | Low NOx primary zone radiant screen device | |
RU2208741C2 (ru) | Отопительный агрегат | |
US5611299A (en) | Boiler with reduced NOX emission | |
RU2069823C1 (ru) | Газовый обогреватель | |
RU2122688C1 (ru) | Отопительный котел | |
KR970062480A (ko) | 열유체 발생로 | |
US4257358A (en) | Boiler | |
US4905661A (en) | Heat exchanger | |
RU2084770C1 (ru) | Водогрейный котел | |
JPH04278108A (ja) | 旋回流燃焼を用いた放射管バーナ | |
GB2291700A (en) | Heating appliance with catalyst-coated burner tubes | |
KR200197967Y1 (ko) | 원적외선 방사난로 | |
US4425875A (en) | Wound boiler with removable and replaceable combustion chamber | |
KR100526423B1 (ko) | 열매체유를 이용한 온수보일러 | |
KR100398050B1 (ko) | 가스보일러 | |
IE980157A1 (en) | Boiler intended to be mounted on a combustion fumes flue¹pipe | |
RU2162574C1 (ru) | Водогрейный котел | |
KR940008064Y1 (ko) | 망사구조의 매체를 이용한 복사전열장치 | |
JPS5487301A (en) | Boiler | |
RU2263851C2 (ru) | Отопительный котел | |
KR840001311Y1 (ko) | 보 일 러 | |
RU94014815A (ru) | Газовый обогреватель | |
KR950008564Y1 (ko) | 보일러 | |
KR840000206Y1 (ko) | 다단계 연소실을 갖는 보일러 |