RU2073177C1 - Catalytic heater - Google Patents
Catalytic heater Download PDFInfo
- Publication number
- RU2073177C1 RU2073177C1 RU95107198A RU95107198A RU2073177C1 RU 2073177 C1 RU2073177 C1 RU 2073177C1 RU 95107198 A RU95107198 A RU 95107198A RU 95107198 A RU95107198 A RU 95107198A RU 2073177 C1 RU2073177 C1 RU 2073177C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalytic
- gas
- heater
- holes
- igniter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gas Burners (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обогревателям бытового назначения и касается каталитического обогревателя, обеспечивающего выделение тепла за счет глубокого беспламенного окисления газообразного углеводородного топлива кислородом атмосферного воздуха на поверхности катализатора. The invention relates to domestic heaters and relates to a catalytic heater that provides heat due to the deep flameless oxidation of gaseous hydrocarbon fuel with atmospheric oxygen on the surface of the catalyst.
Известен каталитический обогреватель, содержащий смонтированные на каркасе каталитическую горелку, выполненную в виде изогнутых трубопроводов с отверстиями, размещенных в поддоне, нагревательный элемент, состоящий из диффузора и каталитической пластины, систему газопровода с блоком управления, запальник, термопару и механизм управления подачей газа. В этом каталитическом обогревателе трубопроводы с отверстиями ориентированы в вертикальном направлении, а все отверстия на каждом из участков одного трубопровода расположены на одинаковых расстояниях и с различными расстояниями на разных участках. Такая конструкция каталитического обогревателя, в которой трубопроводы с отверстиями ориентированы в вертикальной плоскости, не в полной мере обеспечивает равномерность диффузии кислорода атмосферного воздуха в зону реакции и подвода газа к поверхности каталитической пластины. Это в целом снижает к. п. д. обогревателя, надежность и пожаробезопасность (см. каталитический газовый обогреватель типа 17ТА фирмы "Термолюкс", Франция, 1993 г. ). A catalytic heater is known comprising a catalytic burner mounted on a frame made in the form of curved pipelines with holes located in the pan, a heating element consisting of a diffuser and a catalytic plate, a gas pipeline system with a control unit, an ignitor, a thermocouple and a gas supply control mechanism. In this catalytic heater, the pipelines with holes are oriented in the vertical direction, and all holes in each of the sections of the same pipeline are located at the same distances and with different distances in different sections. Such a design of the catalytic heater, in which the pipelines with holes are oriented in a vertical plane, does not fully ensure uniform diffusion of atmospheric oxygen in the reaction zone and gas supply to the surface of the catalytic plate. This generally reduces the efficiency of the heater, reliability and fire safety (see the catalytic gas heater type 17TA of the company "Thermolux", France, 1993).
В задачу изобретения входит создание такого каталитического обогревателя, который, обладая всеми преимуществами прототипа, в то же время обеспечит более высокий к.п.д. надежность и пожаробезопасность при эксплуатации. The objective of the invention is the creation of such a catalytic heater, which, having all the advantages of the prototype, at the same time provide a higher efficiency reliability and fire safety during operation.
Это достигается тем, что каталитический обогреватель, содержащий смонтированные на каркасе каталитическую горелку, выполненную в виде размещенных в поддоне изогнутых трубопроводов с отверстиями на равных расстояниях одно от другого на каждом из участков трубопровода и с различными расстояниями на различных участках трубопровода, нагревательный элемент, состоящий из диффузора и каталитической пластины, систему газопровода с блоком управления, запальник и термопару, выполнен так, что каждый трубопровод каталитической горелки изготовлен с горизонтально протяженными участками, размещенными один над другим в вертикальной плоскости, отверстия трубопроводов выполнены на их горизонтальных участках с уменьшающимися расстояниями между ними от нижнего к верхнему участку трубопровода, а термопара расположена в зоне формирования "факела" запальника, при этом отверстия каждого из трубопроводов выполнены с одинаковыми диаметрами и с суммарной площадью сечения, не превышающей площади сечения трубопровода. This is achieved by the fact that a catalytic heater comprising a catalytic burner mounted on a frame made in the form of curved pipelines placed in a pallet with holes at equal distances from each other on each of the pipeline sections and with different distances on different sections of the pipeline, a heating element consisting of a diffuser and a catalytic plate, a gas pipeline system with a control unit, an igniter and a thermocouple, is configured so that each catalytic burner pipeline is fabricated with horizontally extended sections, placed one above the other in a vertical plane, the holes of the pipelines are made in their horizontal sections with decreasing distances between them from the lower to the upper section of the pipeline, and the thermocouple is located in the zone of formation of the “torch” of the igniter, while the holes of each of the pipelines made with the same diameters and with a total cross-sectional area not exceeding the cross-sectional area of the pipeline.
В каталитическом обогревателе блок управления соединен с нагревательным элементом, запальником и системой газопровода с помощью газоводов и включает корпус, в котором расположены входной клапан с управляющим подпружиненным электромагнитом, клапан запуска с возрастной пружиной, закрепленной на штоке, жестко связанном с кронштейном, вилка которого имеет возможность перемещения относительно паза корпуса, дросселирующая игла, установленная с возможностью поступательного перемещения и несущая рукоятку, имеющую паз под вилку кронштейна и подпружиненную кнопку управления штифтом, установленным в рукоятке с возможностью радиального перемещения для ограничения угла поворота рукоятки. In a catalytic heater, the control unit is connected to the heating element, the igniter and the gas pipeline system using gas ducts and includes a housing in which an inlet valve with a control spring-loaded electromagnet is located, a start valve with an age spring fixed to a rod rigidly connected to the bracket, the plug of which has the ability movement relative to the groove of the body, a throttling needle mounted with the possibility of translational movement and a carrying handle having a groove for the bracket bracket and a spring-loaded control button for a pin mounted in the handle with the possibility of radial movement to limit the angle of rotation of the handle.
На фиг. 1 изображен общий вид каталитического обогревателя, на фиг.2 то же, вид сбоку по разрезу А-А, на фиг.3 блок управления (в момент запуска), на фиг. 4 разрез Б-Б по фиг.3, на фиг.5 блок управления (во время работы в режиме обогрева за счет каталитической реакции), на фиг.6 разрез В-В по фиг. 5. In FIG. 1 shows a general view of the catalytic heater, in FIG. 2 the same, side view along section AA, in FIG. 3, the control unit (at the time of start-up), in FIG. 4, section BB in FIG. 3, in FIG. 5, a control unit (during operation in heating mode due to a catalytic reaction), in FIG. 6, section BB in FIG. 5.
Каталитический обогреватель предназначается для бытового использования в качестве обогревательного устройства, обеспечивающего высокий к.п.д. за счет глубокого беспламенного окисления газообразного углеводородного топлива кислородом атмосферного воздуха на поверхности катализатора с выделением теплоты, количество которой определяется теплотворной способностью топлива, в виде радиационного инфракрасного излучения и нагретого конвективного потока продуктов окисления. The catalytic heater is intended for domestic use as a heating device providing a high efficiency due to the deep flameless oxidation of gaseous hydrocarbon fuel with atmospheric oxygen oxygen on the surface of the catalyst with the release of heat, the amount of which is determined by the calorific value of the fuel, in the form of infrared radiation and a heated convective stream of oxidation products.
Каталитический обогреватель (фиг.1, 2) содержит каталитическую горелку 1, содержащую металлический поддон 2, закрытый нагревательным элементом 3, состоящий из каталитической пластины 4 и диффузора 5. Каталитическая пластина 4 изготовлена из пористого наполнителя в виде кремнеорганических волокон, покрытых каталитическим составом на основе окислов кобальта и хрома. Диффузор 5 предназначается для равномерного распределения газового потока на поверхности каталитической пластины 4 и изготовлен из пористого эластичного огнеупорного материала. Внутри каталитической горелки 1 расположена газораспределительная система 6 в виде двух изогнутых трубопроводов 7, один конец каждого из которых подсоединен к тройнику 8, другой запаян, а по длине горизонтальных участков трубопроводов 7 расположены отверстия 9 для выхода газа. The catalytic heater (FIGS. 1, 2) contains a
Блок управления 10 предназначен для запуска каталитического обогревателя, регулировки его теплопроизводительности, отключения подачи газа в каталитическую горелку 1 при прекращении окислительного процесса или остановки работы каталитического обогревателя. Запальник 11 предназначен для поджигания выходящего газа из каталитической горелки 1 при запуске каталитического обогревателя и представляет собой полую трубку 12 с соплом для выхода газа на одном конце, другим концом подсоединенную к первому штуцеру 13, снабженному ограничительным жиклером 14. The
Термопара 15 закреплена на кронштейне 16 таким образом, что ее рабочий конец находится в непосредственной близости от наружной поверхности каталитической пластины 4 в факеле запальника 11 при запуске каталитического обогревателя. Термопара 15 предназначена для выработки термоэлектpодвижущей силы (термо-ЭДС) при работе каталитического обогревателя. Каркас 17 в виде изогнутого профиля предназначен для крепления каталитической горелки 1, блока управления 10, штуцера 18 для подсоединения шланга газового баллона (на чертеже не показан), запальника 11, кронштейна 16, термопары 15, двух опор 19, декоративной панели 20 и защитно-декоративного корпуса 21 с задней стенкой 22. The thermocouple 15 is mounted on the bracket 16 so that its working end is in close proximity to the outer surface of the catalytic plate 4 in the
На декоративной панели 20 расположены рукоятка 23 регулирования теплопроизводительности обогревателя и кнопка 24 рычага запуска 25, который также крепится на каркасе 17. Блок управления 10 подсоединен к каталитической горелке 1, запальнику 11 и входному штуцеру 18 с помощью газоводов 26, 27 и 28 соответственно. Блок управления 10 (фиг.3, 4) состоит из корпуса 29, в котором расположены входной клапан 30 с управляющим электромагнитом 31 и возвратной пружиной 32, клапан пуска 33 с возвратной пружиной 34, закрепленный на штоке 35, дросселирующая игла 36, конический конец которой предназначен для изменения проходного сечения отверстия 37 за счет поступательного движения дросселирующей иглы 36 при вращении ее в резьбовом соединении с корпусом 29 при помощи рукоятки 23, закрепленной на наружном конце дросселирующей иглы 36. Вращение рукоятки 23 в пределах регулирования теплопроизводительности обогревателя ограничено стопорным винтом 38 и штифтом 39, закрепленным на кнопке 40, которая удерживается в данном положении пружиной 41. При нажатии кнопки 40 штифт 39 смещается относительно стопорного винта 38, обеспечивая свободное вращение рукоятки 23. Управляющий электромагнит 31 имеет электрическую связь с термопарой 15 с помощью изолированного провода 42. Якорь 43 электромагнита 31 жестко связан с входным клапаном 30. При закрытом положении входного клапана 30 имеется зазор 44 величиной 1,5.2 мм между якорем 43 и сердечником 45 электромагнита 31. On the
Шток 35 клапана запуска 33 жестко связан с кронштейном 46, представляющим собой цилиндрическую втулку 47 с вилкой 48, горизонтальное положение которой обеспечивается продольным пазом 49, выполненным в стенке каркаса 17. Между внутренним концом штока 35 и торцом входного клапана 30 имеется зазор 50, обеспечивающий плотное прижатие клапана 30 пружиной 32. Вилка 48 расположена на минимально возможном расстоянии от цилиндрического пояска 51 на pукоятке 23, что обеспечивает ее свободное вращение. The
На цилиндрическом пояске 51 имеется паз 52 (фиг.4), угловое положение которого выбрано таким образом, что при крайнем левом положении рукоятки 23 он устанавливается напротив вилки 48, что позволяет последней перемещаться вместе со штоком 35 при нажатии рычага запуска 25 до соприкосновения якоря 43 с сердечником 45. При этом между торцом вилки 48 и дном паза 52 обеспечивается гарантированный зазор. Входной клапан 30 перекрывает проход из полости I в полость II, в которой установлен клапан запуска 33 и имеется отверстие 37, соединяющее полость II с основным каналом 53 подачи газа в магистраль каталитической горелки через ограничительный жиклер 54. Проходное сечение отверстия 37 перекрывается конусом дросселирующей иглы 36. On the
Клапан запуска 33 перекрывает проходы из полости II в дополнительный канал 55, который через ограничительный жиклер 56 соединяется основным каналом 53, и в канал 57 магистрали запальника 11. The
Глубокое беспламенное окисление газа кислородом атмосферного воздуха, поступающим в зону реакции путем диффузии, проходит в толщине каталитической пластины 4, предварительно нагретой во время запуска каталитического обогревателя до температуры, при которой возникает самоподдерживающийся окислительный процесс. Беспламенное низкотемпературное (≅500oC) окисление газа на поверхности катализатора исключает затраты части выделяемой при реакции тепловой энергии на окисление атмосферного азота, что имеет место при открытом горении газа, тем самым позволяет получить высокий к.п.д. (до 99%) теплового процесса, при этом до 80% тепловой энергии выделяется в виде радиационного инфракрасного излучения, а остальное конвекцией нагретых продуктов окисления (углекислый газ и пары воды). При этом тепловой процесс окисления газа пожаровзрывобезопасен, а глубокое окисление газа на порядок снижает содержание не вступившего в реакцию газа по сравнению с его открытым горением.Deep flameless gas oxidation by atmospheric oxygen entering the reaction zone by diffusion takes place in the thickness of the catalytic plate 4, which is preheated during the start of the catalytic heater to a temperature at which a self-sustaining oxidation process occurs. Flameless low-temperature (≅500 o C) gas oxidation on the surface of the catalyst eliminates the cost of part of the heat released during the reaction to the oxidation of atmospheric nitrogen, which occurs during open burning of gas, thereby obtaining a high efficiency (up to 99%) of the thermal process, with up to 80% of thermal energy being released in the form of infrared radiation, and the rest is convection of heated oxidation products (carbon dioxide and water vapor). In this case, the thermal process of gas oxidation is fire and explosion safe, and deep gas oxidation reduces the content of unreacted gas by an order of magnitude compared to its open burning.
Предварительный нагрев каталитической пластины 4 происходит при увеличенном на 50% расходе газа по сравнению с установившимся процессом работы каталитического обогревателя. Нагрев каталитической пластины 4 в период запуска происходит открытым пламенем в виде периодических сполохов, поэтому на время запуска требуется наличие постоянно горящего факела запальника 11, который периодически поджигает накапливающийся на поверхности каталитической пластины 4 газ при достижении им концентрации вспышки. Максимальная теплопроизводительность процесса окисления достигается подбором расхода газа через каталитическую пластину 4, при котором зона максимального нагрева удерживается в середине толщины каталитической пластины. При увеличении расхода газа затрудняется или совсем прекращается диффузия кислорода в зону реакции из атмосферного воздуха, температура каталитической пластины уменьшается из-за снижения интенсивности тепловыделения вплоть до полного прекращения реакции. При уменьшении расхода газа интенсивность тепловыделения также уменьшается за счет уменьшения количества реагентов, участвующих в окислительном процессе. При уменьшении расхода более 50% от максимально допустимого температура каталитической пластины 4 снижается ниже допустимой, и окислительный процесс прекращается. Поэтому регулировать теплопроизводительность каталитического обогревателя возможно в пределах 50% от его максимальной теплопроизводительности при установившемся режиме работы. Этот режим обеспечивается расходом газа через ограничительный жиклер 54, установленный в основном канале 53 при проходном сечении отверстия 37, образованном его внутренним диаметром и конусом дросселирующей иглы 36, при этом величина проходного сечения отверстия 37 несколько больше проходного сечения ограничительного жиклера 54. Такое положение дросселирующей иглы 36 обеспечивается поворотом рукоятки 23 против хода часовой стрелки до упора штифта 39 в стопорный винт 38. The preheating of the catalytic plate 4 occurs when the gas flow rate is increased by 50% compared with the steady state operation of the catalytic heater. The heating of the catalytic plate 4 during the start-up period takes place in an open flame in the form of periodic flashes; therefore, the start-up time requires the presence of a constantly burning
Регулирование теплопроизводительности каталитического обогревателя производится за счет изменения расхода газа путем изменения проходного сечения отверстия 37. Изменение проходного сечения осуществляется осевым перемещением конуса дросселирующей иглы 36 поворотом рукоятки 23 в пределах диапазона регулирования, при этом стопорный винт 38 предотвращает случайное уменьшение расхода ниже допустимого. The heat output of the catalytic heater is controlled by changing the gas flow rate by changing the bore of the
Увеличение расхода газа (на 50%) при запуске каталитического обогревателя обеспечивается дополнительной подачей газа в основной канал 53 через ограничительный жиклер 56, установленный в дополнительном канале 55, при открытом клапане запуска 33. Открытие этого клапана возможно при положении рукоятки 23, обеспечивающей максимальное открытие проходного сечения отверстия 37 за счет продольного перемещения конуса дросселирующей иглы 36. An increase in gas consumption (by 50%) when starting the catalytic heater is ensured by additional gas supply to the
В этом положении рукоятки 23 паз 52 (фиг.4) на цилиндрическом пояске 51 устанавливается напротив вилки 48 кронштейна 46, жестко связанного со штоком 35, что позволяет штоку 35 перемещаться в осевом направлении при нажатии рычага запуска 25 до упора якоря 43 в сердечник 45 электромагнита 31, открывая при этом клапан запуска 33 и входной клапан 30. В случае непреднамеренного прекращения реакции окисления (при разрушении каталитической пластины 4 или попадания на ее поверхность воды, приведшем к охлаждению до температуры ниже предельно допустимой) подача газа в каталитическую горелку 1 перекрывается путем закрывания входного клапана 30 возвратной пружиной 32 из-за уменьшения магнитной силы, удерживающей якорь 43, вследствие уменьшения термо-ЭДС при охлаждении термопары 15. In this position of the
После запуска каталитического обогревателя в течение 10.15 минут происходит его выход на режим максимальной теплопроизводительности, при котором вся рабочая поверхность каталитической пластины 4 разогревается до максимальной температуры 450.500oC.After starting the catalytic heater for 10.15 minutes, it enters the maximum heat production mode, in which the entire working surface of the catalytic plate 4 is heated to a maximum temperature of 450.500 o C.
Время непрерывной работы каталитического обогревателя ограничено запасом газа в баллоне, а при непрерывной его подаче сроком службы каталитической пластины 4, при этом не происходит перегрева элементов конструкции каталитического обогревателя. Для максимального теплосъема с рабочей поверхности каталитической пластины 4 необходимо обеспечить равномерный по поверхности подвод реагентов в зону реакции при наличии конвективного отвода продуктов окисления и стабильность по времени химической активности каталитического состава и механическую прочность наполнителя каталитической пластины 4. Для этого в данном каталитическом обогревателе предусмотрен ряд конструктивных решений, способствующих повышению его теплопроизводительности. The continuous operation time of the catalytic heater is limited by the gas supply in the cylinder, and when it is continuously supplied by the service life of the catalytic plate 4, there is no overheating of the structural elements of the catalytic heater. For maximum heat removal from the working surface of the catalytic plate 4, it is necessary to ensure a uniform surface supply of reagents to the reaction zone in the presence of convective removal of oxidation products and the time stability of the chemical activity of the catalytic composition and the mechanical strength of the filler of the catalytic plate 4. For this purpose, a number of structural components are provided in this catalytic heater solutions to enhance its heat output.
Каталитическая горелка 1 расположена горизонтально относительно ее длинной стороны (отношение ее ширины к высоте составляет 1,54:1), что позволяет с учетом вертикального конвективного отвода нагретых продуктов окисления газа вдоль поверхности этой пластины обеспечить более равномерную диффузию кислорода атмосферного воздуха в зону реакции за счет сокращения длины омываемой поверхности, чем в случае ее вертикального расположения. The
Газораспределительная система 6 выполнена в виде горизонтальных трубопроводов 7 при верхнем расположении тройника 8, через который поступает газ, что способствует более равномерному подводу газа к поверхности каталитической пластины 4 через отверстия 9. Для этого подача газа из газораспределительной системы 6 в толщину каталитической пластины 4, где происходит его окисление кислородом, поступившим из атмосферного воздуха за счет диффузии, производится при достаточно низком избыточном давлении газа внутри каталитической горелки 1 (1.3 мм водяного столба). Поэтому при ее высоте более 70 мм становится существенным влияние статического давления газа на равномерность теплосъема по высоте каталитической пластины 4 за счет увеличения его доли в избыточном давлении газа. The gas distribution system 6 is made in the form of horizontal pipelines 7 with an
Для уменьшения этого влияния применяется подача газа к поверхности каталитической пластины 4 через отверстия 9 газораспределительной системы, что позволяет в зоне этих отверстий сбалансировать подвод газа и диффузию кислорода из атмосферного воздуха в зону реакции за счет подбора их диаметра и расположения, обеспечив тем самым равномерный подвод реагентов. To reduce this effect, the gas supply to the surface of the catalytic plate 4 through the openings 9 of the gas distribution system is used, which makes it possible to balance the gas supply and the diffusion of oxygen from atmospheric air into the reaction zone in the area of these holes by selecting their diameter and location, thereby ensuring a uniform supply of reagents .
Расположение и диаметры отверстий 9 находятся в определенной зависимости от высоты каталитической пластины 4 и расстояния от тройника 8 по длине трубопроводов 7, а также от газодинамического сопротивления диффузора 5, самой каталитической пластины 4, трубопроводов 7, отверстий 9 и интенсивности конвективного отвода продуктов окисления газа. Из условий технологической целесообразности желательно отверстия 9 выполнять с одинаковым диаметром, при этом минимальный диаметр ограничивается производственными возможностями и эффектом запирания проходного сечения этих отверстий пограничным слоем, а максимальный диаметр соблюдением условия, при котором суммарная площадь отверстий 9 не превышала площади проходного сечения трубопровода 7. Подбор шага и диаметра отверстий 9 осуществлен экспериментально, при этом имеются также ограничения по максимальному расстоянию между отверстиями 9 как по длине трубопровода 7, так и по расстоянию между его параллельными участками. Так как в данных габаритах каталитической горелки 1 длина трубопроводов 7 газораспределительной системы 6 достаточно велика, то в случае вертикального расположения параллельных его участков затруднена организация требуемого расхода газа через отверстия 9, расположенные в конце трубопроводов 7, особенно в верхней зоне каталитической пластины 4, из-за влияния статического давления газа. При горизонтальном расположении параллельных участков трубопроводов 7 все отверстия 9 в верхней зоне каталитической пластины 4 находятся на достаточно близких расстояниях от тройника 8, чем снимается указанное выше затруднение с организацией требуемого расхода газа через отверстия 9, а статическое давление способствует поступлению газа к нижерасположенным отверстиям 9 в конце трубопроводов 7. Термопара 15 расположена в факеле запальника 11, что позволяет сократить время запуска каталитического обогревателя, тем самым сохранить стабильность химической активности каталитического состава и механическую прочность каталитической пластины 4 за счет уменьшения времени воздействия на нее открытого высокотемпературного горения газа в виде периодических сполохов и факела запальника 11, который находится в непосредственной близости от поверхности каталитической пластины 4. The location and diameters of the holes 9 depend on the height of the catalytic plate 4 and the distance from the
Сокращение времени запуска в этом случае происходит вследствие того, что термопара 15 интенсивно нагревается постоянно горящим факелом запальника 11 до температуры, при которой электромагнит 31 может удерживать входной клапан 30 в открытом положении, поэтому процесс запуска можно прекращать при достижении температуры каталитической пластины 4, достаточной для самоподдерживающейся реакции окисления газа. The reduction of the start time in this case is due to the fact that the thermocouple 15 is intensively heated by the constantly burning torch of the
При расположении термопары 15 вне факела запальника 11 ее нагрев до требуемой температуры от периодических сполохов открытого пламени, частота которых уменьшается со временем, недостаточен. Поэтому требуется дополнительный нагрев термопары 15 от радиационного излучения каталитической пластины 4, которое начинается только после нагрева ее до температуры самоподдерживающейся реакции окисления, что увеличивает период запуска каталитического обогревателя, тем самым увеличивает время отрицательного воздействия открытого пламени на стабильность характеристик каталитической пластины 4. When the thermocouple 15 is located outside the torch of the
Перед запуском каталитического обогревателя необходимо блок управления 10 привести в исходное состояние, при котором (фиг.3, 4) входной клапан 30 и клапан запуска 3 закрыты под действием своих возвратных пружин 32 и 34 соответственно, а отверстие 37 перекрыто конусом дросселирующей иглы 36 посредством ее продольного перемещения вращением рукоятки 23 до упора по ходу часовой стрелки при нажатой кнопке 40. При этом ход рычага запуска 25 блокирован штоком 35, кронштейн 46 которого своей вилкой 48 упирается в цилиндрический поясок 51 рукоятки 23, тем самым предотвращает открытие клапана запуска 33 и входного клапана 30. Before starting the catalytic heater, it is necessary to bring the
Для запуска каталитического обогревателя (фиг.5, 6) необходимо обеспечить проход газа от входного штуцера 18 к каталитической пластине 4 через газовод 28, полость 1, открытый входной клапан 30, полость II, открытое отверстие 37, ограничительный жиклер 54, основной канал 53, газовод 26, штуцер 8, трубопроводы 7, отверстия 9 и диффузора 5, а также дополнительно из полости II в основной канал 53 через открытый клапан запуска 33, ограничительный жиклер 56 и дополнительный канал 55, чем увеличивается в 1,5 раза расход газа на период запуска каталитического обогревателя. Одновременно необходимо подать газ к запальнику 11 из полости II через открытый клапан запуска 33, канал 57, газовод 27, штуцер запальника 13, ограничительный жиклер 14 и трубку 12. To start the catalytic heater (Fig.5, 6) it is necessary to ensure the passage of gas from the inlet 18 to the catalytic plate 4 through the gas duct 28,
Для установки блока управления 10 в состояние запуска каталитического обогревателя необходимо открыть отверстие 37 посредством продольного перемещения конуса дросселирующей иглы 36 вращением рукоятки 23 против хода часовой стрелки до упора штифта 39 в стопорный винт 38 в положении максимальной теплопроизводительности каталитического обогревателя, при этом при прохождении рукоятки 23 положения минимальной теплопроизводительности нажать кнопку 40 для обеспечения свободного вращения рукоятки 23 путем смещения штифта 39 относительно стопорного винта 38. В этом положении рукоятки 23 паз 52 на пояске 51 установится напротив вилки 48 кронштейна 46, обеспечивая свободный ход штока 35. Нажать на кнопку 24 рычага запуска 25, при этом шток 35 переместится в продольном направлении до упора якоря 31 в сердечник 45 электромагнита 31, открывая клапан запуска 33 и входной клапан 30. Возвратные пружины 32 и 34 в этом положении находятся в сжатом состоянии. To set the
После открытия редуктора газового баллона газ через подводящий шланг (на чертеже не указаны), подсоединенный к входному штуцеру 18, поступит в газораспределительную систему 6 каталитической горелки 1 и запальник 11 через блок управления 10. After opening the gas cylinder reducer, gas through the inlet hose (not shown in the drawing) connected to the inlet fitting 18 will enter the gas distribution system 6 of the
Выходящий газ из запальника 11 поджигается от внешнего источника огня. The exhaust gas from the
Газ, поступающий из отверстия 9 трубопроводов 7, газораспределительной системы 6, заполняет внутренний объем каталитической горелки 1 и начинает поступать через диффузор 5 на наружную поверхность каталитической пластины 4, где поджигается от факела запальника 11. Открытое горение газа происходит в виде периодических сполохов, частота которых уменьшается по мере нагревания каталитической пластины 4, так как часть газа начинает вступать в реакцию окисления кислородом атмосферного воздуха в толщине каталитической пластины 4. В то же время происходит нагревание рабочего конца термопары 15 в факеле запальника 11. The gas coming from the opening 9 of the pipelines 7, the gas distribution system 6, fills the internal volume of the
Нагрев каталитической пластины 4 открытым пламенем продолжается до температуры, при которой обеспечивается самоподдерживающийся окислительный процесс, признаком которого является ослабление или полное исчезновение открытого пламени (сполохов) при одновременном усилении радиационного излучения. К этому времени термопара 15 нагревается до температуры, обеспечивающей создание термо-ЭДС, достаточной для удерживания входного клапана 30 управляющим электромагнитом 31 в открытом положении, при этом для последующего удерживания требуется более низкая температура термопары 15. Время запуска каталитического обогревателя составляет 1,5.2 мин. При опускании рычага запуска 25 клапан запуска 33 под действием возвратной пружины 34 закрывается, тем самым перекрывая дополнительную подачу газа в основной канал 53 через ограничительный жиклер 56 и подачу газа в запальник 11 через канал 57. Входной клапан 30 остается в открытом положении. Выход на режим максимальной теплопроизводительности происходит в течение 10.15 минут, после чего можно с помощью рукоятки 23 установить требуемую теплопроизводительность в пределах диапазона регулирования. The heating of the catalytic plate 4 with an open flame continues to a temperature at which a self-sustaining oxidation process is provided, the sign of which is the weakening or complete disappearance of an open flame (flashes) while amplifying radiation. By this time, the thermocouple 15 is heated to a temperature that ensures the creation of a thermo-EMF sufficient to hold the
Для выключения каталитического обогревателя необходимо прекратить поступление газа в каталитическую горелку 1 от входного штуцера 18 через блок управления 10 путем перекрытия проходного сечения отверстия 37 продольным перемещением конуса дросселирующей иглы 36 до упора. Для этого требуется повернуть рукоятку 23 по ходу часовой стрелки до упора при нажатой кнопке 40, которая смещает штифт 39 относительно стопорного винта 38, обеспечивая свободное вращение рукоятки 23. To turn off the catalytic heater, it is necessary to stop the flow of gas into the
По мере остывания термопары 15 возвратная пружина 32 преодолевает магнитное сцепление якоря 43 с сердечником 45 электромагнита 31 и входной клапан 30 закрывается, дополнительно перекрыв канал подачи газа. As the thermocouple 15 cools, the return spring 32 overcomes the magnetic engagement of the
Каталитический обогреватель отличается от прототипа "Каталитический газовый подогреватель типа 17ТА фирмы "Термолюкс", Франция, следующими особенностями:
для увеличения теплосъема с рабочей поверхности каталитической пластины (повышение теплопроизводительности) за счет повышения равномерности ее нагрева до максимальной температуры по всей площади;
каталитическая горелка расположена горизонтально по отношению к ее длинной стороне (соотношение ширины к высоте 1,54:1 вместо 0,7:1), что позволило организовать за счет сокращения высоты омываемой поверхности более равномерный подвод кислорода атмосферного воздуха в зону реакции при его диффузии из конвективного потока вдоль поверхности пластины, образованного нагретыми продуктами реакции окисления;
газораспределительная система выполнена в виде горизонтально-расположенных трубопроводов при верхнем расположении тройника, что позволило избежать противодействия статического давления при организации истечения из крайних по длине трубопровода отверстий, расположенных в верхней зоне каталитической горелки, которые имеет место при вертикальном расположении трубопроводов. При горизонтальном расположении газораспределительной системы этот недостаток отсутствует, что позволяет организовать более равномерную подачу газа по поверхности каталитической пластины;
рабочий конец термопары помещен в факеле запальника, что позволяет ускорить нагрев термопары до температуры (≈500oC), при которой возникающая в ней термо-ЭДС достаточна для удерживания входного клапана электромагнитом, в связи с чем отпадает необходимость, учитывая инерционность нагрева термопары, доводить температуру каталитической пластины до максимального значения с целью нагрева термопары от радиационного излучения в случае ее расположения не в факеле, а прекращать этап запуска при достижении температуры (220.250oC), при которой начинается самоподдерживающийся окислительный процесс, тем самым сокращая время воздействия факела запальника на катализатор, что сохраняет его химическую активность и прочность и не снижает его теплоотдачу со временем.The catalytic heater differs from the prototype "Catalytic gas heater type 17TA firm" Thermolux ", France, the following features:
to increase heat removal from the working surface of the catalytic plate (increase heat production) by increasing the uniformity of its heating to a maximum temperature over the entire area;
the catalytic burner is located horizontally with respect to its long side (the ratio of width to height is 1.54: 1 instead of 0.7: 1), which allowed organizing, by reducing the height of the surface being washed, a more uniform supply of atmospheric oxygen to the reaction zone during its diffusion from convective flow along the surface of the plate formed by the heated products of the oxidation reaction;
the gas distribution system is made in the form of horizontally arranged pipelines with an upper tee arrangement, which avoided the counteraction of static pressure when organizing the outflow of holes located in the upper zone of the catalytic burner that are the case with the pipelines vertically. With a horizontal gas distribution system, this drawback is absent, which makes it possible to organize a more uniform gas supply over the surface of the catalytic plate;
the working end of the thermocouple is placed in the pilot flame, which allows you to accelerate the heating of the thermocouple to a temperature (≈500 o C), at which the thermo-EMF arising in it is sufficient to hold the inlet valve with an electromagnet, which makes it unnecessary, given the inertia of heating the thermocouple, to bring catalytic plate temperature to a maximum value for the purpose of heating a thermocouple radiation if its location is not in the flame, and startup step to stop when reaching the temperature (220.250 o C), at which since etsya self-sustaining oxidative process, thereby reducing the exposure time to the torch igniter catalyst that retains its reactivity and durability and reduces its heat dissipation with time.
Кроме того, горизонтальное расположение каталитической горелки позволило в целях безопасности обращения с обогревателем во время его запуска перенести рычаг запуска на боковую сторону обогревателя и одновременно упростить конструкцию устройства блокировки рычага запуска рукояткой регулятора теплопроизводительности посредством кронштейна с вилкой, закрепленного на штоке клапана запуска, ход которого заблокирован цилиндрическим пояском рукоятки в пределах ее рабочего хода, кроме положения максимальной теплопроизводительности, при котором происходит запуск каталитического обогревателя. Вместо кинематической системы, состоящей из двух соосно расположенных рычагов, взаимоположение которых выставляется с помощью регулировочного винта, пружины натяжения и кулачка на рукоятке регулятора, обеспечивающего разблокирование рычага запуска, на рукоятке регулятора теплопроизводительности установлена кнопка со штифтом и пружиной, которая совместно со стопорным винтом исключает случайное уменьшение расхода газа ниже допустимого при регулировании теплопроизводительности, предотвращая тем самым непреднамеренную остановку работы каталитического обогревателя. In addition, the horizontal location of the catalytic burner made it possible to transfer the start lever to the side of the heater for the safety of handling the heater during its start-up and at the same time simplify the design of the start-up lever lock device by the heat-regulator handle using a bracket with a plug fixed to the start-up valve stem, whose stroke is blocked a cylindrical girdle of the handle within its working stroke, except for the position of maximum heat output, pr and which starts the catalytic heater. Instead of a kinematic system consisting of two coaxially arranged levers, the mutual position of which is set using the adjusting screw, tension spring and cam on the regulator handle, which unlocks the start lever, a button with a pin and spring is installed on the heat regulator handle, which together with the locking screw eliminates accidental reduction in gas flow below the permissible level when regulating heat output, thereby preventing unintentional shutdown catalytic heater bots.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95107198A RU2073177C1 (en) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | Catalytic heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95107198A RU2073177C1 (en) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | Catalytic heater |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2073177C1 true RU2073177C1 (en) | 1997-02-10 |
| RU95107198A RU95107198A (en) | 1997-02-20 |
Family
ID=20167430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95107198A RU2073177C1 (en) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | Catalytic heater |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2073177C1 (en) |
-
1995
- 1995-05-11 RU RU95107198A patent/RU2073177C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Каталитический обогреватель типа 17ТА, фирма "Термолюкс", Франция, 1993. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95107198A (en) | 1997-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5522723A (en) | Burner having porous material of varying porosity | |
| US4298333A (en) | Industrial heating installation and method of operation | |
| US20080124666A1 (en) | Porous burner as well as a method for operating a porous burner | |
| WO2012062776A1 (en) | Burner and use thereof | |
| KR910004020B1 (en) | Heating iron using liquefied gas | |
| US6461148B1 (en) | Compact, high-temperature, low-flow rate, liquid fuel-fired burner | |
| US4631024A (en) | Catalytic combustion device | |
| US5160254A (en) | Apparatus and method for combustion within porous matrix elements | |
| KR100371208B1 (en) | premixed fiber-mat catalytic burner | |
| RU2073177C1 (en) | Catalytic heater | |
| JPS61272518A (en) | Thermal machining apparatus using liquid gas | |
| JP6976128B2 (en) | Hybrid heating furnace | |
| JPS6119882B2 (en) | ||
| KR100378851B1 (en) | Heating apparatus using thermonuclear reaction of Brown gas | |
| RU37545U1 (en) | GAS BURNER DEVICE | |
| JP2010169327A (en) | Liquid fuel vaporizing combustion device | |
| JPH05231622A (en) | Catalyst combustion device | |
| KR100303706B1 (en) | Catalytic Combustion Iron | |
| JPS6226663Y2 (en) | ||
| EP2850364B1 (en) | Liquid fuel burning device | |
| US3653795A (en) | Surface burner systems | |
| JPS63109113A (en) | Heating device in heating furnace | |
| JPS634083B2 (en) | ||
| JP2683908B2 (en) | Atmosphere oxidation prevention method | |
| CA2107241A1 (en) | Apparatus and method for combustion within porous matrix elements |