RU219103U1

RU219103U1 - Котел с наклонными дымогарными трубами

Info

Publication number: RU219103U1
Application number: RU2022129396U
Authority: RU
Inventors: Хьон Ил КИМ
Original assignee: Хьон Ил КИМ
Priority date: 2020-05-05
Filing date: 2021-04-08
Publication date: 2023-06-28

Abstract

Настоящая полезная модель относится к котлу с наклонными дымогарными трубами, эффективность теплопередачи которого повышается за счет усиления характеристик радиационной и конвективной теплопередачи.

Description

Область техники

Настоящая полезная модель относится к котлу с дымогарными трубами, который производит горячую воду или пар.

Уровень техники и цель полезной модели

Котел с дымогарными трубами является разновидностью теплообменника, при этом обычно существует 2 типа котлов с дымогарными трубами, а именно: котел с вертикальными дымогарными трубами и котел с горизонтальными дымогарными трубами.

Достоинства котла с вертикальными дымогарными трубами по сравнению с котлом с горизонтальными дымогарными трубами заключаются в том, что он занимает меньшую площадь установки и более удобен при очистке от сажи, образующейся на поверхности теплопередачи, при этом его недостатки заключаются в том, что он имеет малую эффективную поверхность теплопередачи нижней трубной доски, обращенной к основной топке, низкую эффективность теплопередачи из-за неэффективного процесса теплопередачи на поверхности теплопередачи вертикальных дымогарных труб и большие потери тепла из-за горячего отходящего дымового газа.

Цель настоящей полезной модели заключается в том, чтобы предложить котел с наклонными дымогарными трубами с повышенной эффективностью теплопередачи.

Описание полезной модели

Обычно тепло передается от объекта с более высокой температурой к другому объекту с более низкой температурой посредством теплопроводности, тепловой конвекции и теплового излучения.

Количество тепловой энергии, передаваемой теплообменной среде, содержащейся в барабане, зависит от типа теплообменной среды, геометрической формы и расположения поверхности теплопередачи, а также наличия сажи на поверхности дымогарных труб, которая препятствует теплопередаче.

Поскольку количество теплоты при радиационной теплопередаче пропорционально биквадратичной величине температуры, количество теплоты при радиационной теплопередаче составляет основную долю в общей величине теплопередачи, когда температура камеры сгорания превышает 500°C.

Чтобы повысить эффективность теплопередачи котла, потери тепла через отходящий дымовой газ должны быть снижены, сажа на поверхности теплопередачи должна легко удаляться, а радиационная теплопередача и конвективная теплопередача должны быть усилены для передачи большего количества тепла, генерируемого в камере сгорания, теплообменной среде через поверхность теплопередачи за счет рационального расположения поверхности теплопередачи.

В настоящей полезной модели предложен котел с наклонными дымогарными трубами, эффективность теплопередачи которого повышена за счет усиления характеристик радиационной и конвективной теплопередачи.

Котел с дымогарными трубами, согласно настоящей полезной модели, содержит камеру сгорания, вертикальный цилиндрический или коробчатый барабан с теплообменной средой внутри, установленный вокруг камеры сгорания, дымогарные трубы, установленные наклонно между верхней горизонтальной трубной доской и нижней горизонтальной трубной доской барабана, контейнер для отходящего дымового газа и вытяжную трубу.

Дымогарные трубы установлены наклонно таким образом, что поверхность, ограниченная проекцией кривой, полученной при вертикальном проецировании пересечения внутренней поверхности стенки дымогарной трубы с верхней горизонтальной трубной доской на нижнюю горизонтальную трубную доску, не перекрывается с поверхностью, ограниченной пересечением внутренней поверхности стенки дымогарной трубы с нижней горизонтальной трубной доской.

Дымогарные трубы расположены под углами в диапазоне от 55° до 85° включительно относительно нижней горизонтальной трубной доски. Предпочтительно, чтобы дымогарные трубы располагались под одинаковым углом относительно верхней горизонтальной трубной доски и (или) нижней горизонтальной трубной доски, на равном расстоянии от всех соседних дымогарных труб.

Преимуществом котла с дымогарными трубами, согласно настоящей полезной модели, является более высокая эффективность теплопередачи по сравнению с котлом с вертикальными дымогарными трубами известного уровня техники.

Еще одним преимуществом котла с дымогарными трубами, согласно настоящей полезной модели, является удобство в сборке, установке и эксплуатации.

Котел с дымогарными трубами, согласно настоящей полезной модели, может использовать не только газовое топливо, такое как пропан, и чистое жидкое топливо, такое как керосин, но также твердое топливо, такое как уголь, который производит много золы и сажи.

Описание чертежей

На фиг. 1 показан схематический чертеж котла с дымогарными трубами в соответствии с настоящей полезной моделью.

На фиг. 2 показана трехмерная схема котла с дымогарными трубами в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящей полезной модели.

На фиг. 3 показан вид в разрезе, иллюстрирующий угол равный 73°, под которым дымогарная труба установлена наклонно между верхней горизонтальной трубной доской и нижней горизонтальной трубной доской в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящей полезной модели.

На фиг. 4 показана структура расположения наклонных дымогарных труб дымотрубного котла в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящей полезной модели.

На фиг. 5 показана структура расположения дымогарных труб дымотрубного котла в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящей полезной модели, иллюстрирующая комбинацию наклонных дымогарных труб и вертикальных дымогарных труб.

На фиг. 6 показана структура расположения наклонных дымогарных труб дымотрубного котла в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящей полезной модели.

На фиг. 7 показана структура расположения дымогарных труб дымотрубного котла в соответствии с другим вариантом осуществления настоящей полезной модели, иллюстрирующая комбинацию наклонных дымогарных труб и вертикальных дымогарных труб.

1: камера сгорания; 2: теплообменная среда; 3: барабан; 4: верхняя горизонтальная трубная доска; 5 : дымогарная труба(ы); 6: нижняя горизонтальная трубная доска; 7: контейнер для отходящего дымового газа; 8: вытяжная труба; 31: впускное отверстие; 32: выпускное отверстие; 54: пересечения верхней горизонтальной трубной доски с внутренней поверхностью стенок дымогарных труб; 54’: проекция кривой, полученной при вертикальном проецировании пересечения внутренней поверхности стенки дымогарной трубы с верхней горизонтальной трубной доской на нижнюю горизонтальную трубную доску; 56: пересечения нижней горизонтальной трубной доски с внутренней поверхностью стенок дымогарных труб.

Предпочтительный вариант осуществления полезной модели

Подробный вариант осуществления котла с дымогарными трубами, согласно настоящей полезной модели, раскрывается со ссылкой на чертежи.

Как показано на фиг. 1 и 2, котел с дымогарными трубами содержит камеру 1 сгорания, вертикальный цилиндрический или коробчатый барабан 3 с теплообменной средой 2 внутри, установленный вокруг камеры 1 сгорания, дымогарные трубы 5 , установленные наклонно между верхней горизонтальной трубной доской 4 и нижней горизонтальной трубной доской 6 барабана 3, контейнер 7 для отходящего дымового газа и вытяжную трубу 8.

Предусмотрено впускное отверстие 31 и выпускное отверстие 32, через которые теплообменная среда 2 подается в барабан 3 и отводится из него. Теплообменная среда 2 подается через впускное отверстие 31, расположенное на нижней стороне барабана 3, и отводится через выпускное отверстие 32, расположенное на верхней стороне барабана 3. В одном из вариантов осуществления настоящей полезной модели в качестве теплообменной среды используется вода.

Дымогарные трубы 5 установлены наклонно таким образом, что поверхность, ограниченная проекцией кривой 54’, полученной при вертикальном проецировании пересечения 54 внутренней поверхности стенки дымогарной трубы 5 с верхней горизонтальной трубной доской 4 на нижнюю горизонтальную трубную доску 6, не перекрывается с поверхностью, ограниченной пересечением 56 внутренней поверхности стенки дымогарной трубы 5 с нижней горизонтальной трубной доской 6.

Согласно вариантам осуществления настоящей полезной модели дымогарные трубы 5 расположены под углами в диапазоне от 55 до 85 включительно относительно нижней горизонтальной трубной доски 6. В предпочтительном варианте осуществления полезной модели дымогарные трубы 5 расположены под одинаковым углом друг к другу.

Как показано на фиг. 3, согласно одному из вариантов осуществления полезной модели, дымогарные трубы 5 расположены под углом 73 относительно нижней горизонтальной трубной доски 6.

В котле с дымогарными трубами согласно предпочтительному варианту осуществления полезной модели дымогарные трубы 5 расположены на равном расстоянии друг от друга между всеми соседними дымогарными трубами 5.

В соответствии с одним из вариантов осуществления полезной модели дымогарные трубы расположены только под наклоном, как показано на фиг. 4 и 6.

В соответствии с другим вариантом осуществления полезной модели дымогарные трубы расположены как под наклоном, так и вертикально, как показано на фиг. 5 и 7.

Газ, образующийся в процессе сгорания топлива в камере 1 сгорания, передает тепловую энергию теплообменной среде 2 через поверхность теплопередачи посредством процесса радиационной и конвективной теплопередачи и, наконец, выводится через контейнер 7 для отходящего дымового газа и вытяжную трубу 8.

Чтобы сравнить эффективность теплопередачи котла с вертикальными дымогарными трубами известного уровня техники и котла с наклонными дымогарными трубами согласно одному из вариантов осуществления настоящей полезной модели, было проведено сравнительное испытание при одинаковых условиях горения. Результат показан в таблице 1.

В качестве топлива использовался газообразный пропан.

Пар, вырабатываемый в миниатюрном котле с наклонными дымогарными трубами, впрыскивался через выпускное отверстие в емкость, содержащую 4 литра воды. Пар, вырабатываемый в миниатюрном котле с вертикальными дымогарными трубами, также впрыскивался через выпускное отверстие в другую емкость, содержащую 4 литра воды. Начальная температура воды составляла 16°C, а продолжительность испытания составляла 6 минут с момента начала производства пара, соответственно. После этого воду в емкостях перемешивали и измеряли конечную температуру воды.

Таблица 1. Сравнение эффективности теплопередачи миниатюрного котла с наклонными дымогарными трубами и миниатюрного котла с вертикальными дымогарными трубами


Тип котла Параметр, единицы измерения	Котел с вертикальными дымогарными трубами	Котел с наклонными дымогарными трубами (73°C*)
Диаметр барабана, мм	210,0	210,0
Высота барабана, мм	230,0	210,0
Объем барабана, л	6	5
Конечная температура воды, °C	58,0	60,0
Разница между начальной и конечной температурой воды, °Cc	42,0	44,0
Температура отходящего дымового газа, °C	260,0	230,0
Расход через трубную доску, м²	0,218	0,205
Расход дымогарной трубы, мм	4370	4220
Площадь поверхности нагрева трубной доски, м²	0,048	0,047
Площадь поверхности нагрева дымогарной трубы, м²	0,288	0,278
Общая площадь поверхности нагрева, м²	0,336	0,325
Количество передаваемого тепла, ккал	168,8	176,8

^*Угол, под которым расположены дымогарные трубы относительно нижней горизонтальной трубной доски.

Как видно из результатов, когда дымогарная труба установлена под наклоном к горизонтальным трубным доскам, несмотря на то, что площадь поверхности нагрева котла с дымогарными трубами согласно настоящей полезной модели меньше, чем у котла с вертикальными дымогарными трубами, количество передаваемого тепла увеличивается за счет улучшенных характеристик радиационной и конвективной теплопередачи. Таким образом, повышается эффективность теплопередачи.

Идея настоящей полезной модели может быть применена к теплообменным устройствам, в которых используются тепловое излучение и тепловая конвекция.

Заявленный объем патентной охраны не ограничен рассмотренными вариантами осуществления полезной модели, и предполагается, что для специалиста в данной области техники изменение, модификация и (или) замена вариантов осуществления полезной модели остаются целесообразными, если только это не выходит за рамки идеи полезной модели.

Claims

1. Котел с дымогарными трубами, содержащий

камеру (1) сгорания;

вертикальный цилиндрический или коробчатый барабан (3) с теплообменной средой (2) внутри, установленный вокруг камеры (1) сгорания;

дымогарные трубы (5), установленные наклонно между верхней горизонтальной трубной доской (4) и нижней горизонтальной трубной доской (6) барабана (3), при этом вертикальная проекция(54’) внутреннего поперечного сечения (54) дымогарной трубы (5) плоскостью верхней горизонтальной трубной доски (4) на нижнюю горизонтальную трубную доску (6) не пересекается с внутренним поперечным сечением (56) дымогарной трубы (5) плоскостью нижней горизонтальной трубной доски (6);

контейнер (7) для отходящего дымового газа и

вытяжную трубу (8).

2. Котел с дымогарными трубами по п. 1, отличающийся тем, что дымогарные трубы (5) расположены под углами в диапазоне от 55° до 85° включительно относительно нижней горизонтальной трубной доски (6).

3. Котел с дымогарными трубами по п. 1 или 2, отличающийся тем, что дымовые трубы (5) расположены под одинаковым углом наклона к верхней горизонтальной трубной доске (4) и/или нижней горизонтальной трубной доске (6).

4. Котел с дымогарными трубами по п. 3, отличающийся тем, что дымогарные трубы (5) расположены на равном расстоянии друг от друга между всеми соседними дымогарными трубами (5).