RU221403U1 - Теплообменник - Google Patents

Abstract

Полезная модель содержит корпус с двойными стенками, образующими емкость теплоносителя, горизонтально расположенный ступенчатый канал прямоугольного сечения, ступени которого расположены в один ряд. Пара коротких сторон прямоугольного сечения канала расположена горизонтально, а пара длинных сторон прямоугольного сечения канала расположена вертикально, при этом в канале теплообменника размещены турбулизаторы. 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно к устройствам сжигания различных видов топлива, используемым для обогрева жилых и производственных помещений.

Известен двухступенчатый теплообменник твердотопливного котла длительного горения (см. патент RU 29989 U1), полости вертикальных экранов которого соединены с емкостью теплоносителя. Известный теплообменник обладает рядом недостатков. Недостатком данной конструкции является ламинарное движение дымовых газов по теплообменнику. Что не позволяет достичь достаточной эффективности теплосъема.

Наиболее близким техническим решением, принятым в настоящей заявке за прототип, является теплообменник твердотопливного котла длительного горения (см. патент RU 209257 U1), корпус которого содержит двойные стенки образующие емкость теплоносителя и выполнен в виде горизонтально расположенного ступенчатого канала прямоугольного сечения, ступени которого расположены в один ряд, пара коротких сторон прямоугольного сечения канала расположена горизонтально, а пара длинных сторон прямоугольного сечения канала расположена вертикально. Недостатками известного технического решения являются ограниченная мощность теплообменника, обусловленная компоновкой конструкции и прямой формой стенок теплообменника, что не позволяет обеспечить хорошую теплопередачу, негативно влияет на КПД котла. Также в конструкции известного технического решения не предусмотрена защита от взрывов накапливающегося пиролизного газа.

Задачами настоящей полезной модели является разработка теплообменника отопительного котла, лишенного недостатков известных технических решений, повышение КПД теплообменника за счет турбулизации потока дымовых газов и повышение безопасности при взрывах пиролизных газов.

Поставленная задача решается созданием теплообменника котла твердотопливного горения (теплогенератора), содержащего корпус с двойными стенками, образующими емкость теплоносителя, горизонтально расположенный ступенчатый канал прямоугольного сечения, ступени которого расположены в один ряд, при этом пара коротких сторон прямоугольного сечения канала расположена горизонтально, а пара длинных сторон прямоугольного сечения канала расположена вертикально, при этом в канале теплообменника размещены турбулизаторы, обеспечивающие турбулизацию движущегося потока дымовых газов.

Частные варианты реализации полезной модели.

Теплообменник твердотопливного котла длительного горения, в котором турбулизаторы выполнены в виде перегородок.

Теплообменник твердотопливного котла длительного горения, в котором турбулизаторы выполнены в виде неровностей стенок канала.

Теплообменник твердотопливного котла длительного горения, в котором перегородки выполнены в виде полых профилей прямоугольного или квадратного сечения, полости которых сообщаются с емкостью теплоносителя.

Теплообменник твердотопливного котла длительного горения, в котором перегородки расположенные в одну линию, зигзагообразно, в шахматном порядке или по линии синусоиды.

Теплообменник твердотопливного котла длительного горения, в котором перегородки выполнены в виде полых трубок, полости которых сообщается с емкостью теплоносителя.

Теплообменник твердотопливного котла длительного горения, в котором перегородки выполнены съемными.

Теплообменник твердотопливного котла длительного горения, в котором неровности стенок канала имеют волнистую форму.

Теплообменник твердотопливного котла длительного горения, в котором неровности стенок канала имеют зигзагообразную форму.

Теплообменник твердотопливного котла длительного горения, в котором он выполнен в виде двух-, четырех- или шестиступенчатого канала.

Теплообменник твердотопливного котла длительного горения, в котором он содержит, по меньшей мере, один лючок, в котором установлена заслонка с возможностью свободного вращения.

Суть полезной модели раскрыта на фигурах и в описании.

Фиг. 1 - вид спереди теплообменника твердотопливного котла длительного горения.

Фиг. 2 - вид сверху теплообменника твердотопливного котла длительного горения, в котором турбулизаторы выполнены в виде полых профилей прямоугольного сечения.

Фиг. 3 - вид сверху теплообменника твердотопливного котла длительного горения, в котором турбулизаторы выполнены зигзагообразно.

Фиг. 4 - вид сверху теплообменника твердотопливного котла длительного горения, в котором турбулизаторы выполнены в виде трубок и элементов прямоугольного сечения и расположены в шахматном порядке.

Фиг. 5 - вид сверху теплообменника твердотопливного котла длительного горения, в котором в качестве турбулизаторов выполнены стенки канала, имеющие зигзагообразную форму.

Фиг. 6 - вид сверху приоритетного варианта исполнения теплообменника твердотопливного котла длительного горения, в котором турбулизаторы выполнены в виде трубок, а стенки канала имеют зигзагообразную форму.

Фиг. 7 - вариант исполнения теплообменника большой мощности с дверцами для прочистки канала.

Фиг. 8 - вид теплообменника в изометрии, на котором показана заслонка, обеспечивающая защиту от избыточного давления при взрывах пиролизного газа.

На фиг. 1 показан вид спереди теплообменника, который содержит корпус (1) с двойными стенками, образующими емкость теплоносителя, ступенчатый канал (2), в котором пара коротких сторон (3) прямоугольного сечения канала расположена горизонтально, а пара длинных сторон (4) прямоугольного сечения канала расположена вертикально, а также турбулизаторы (5), выполненные в виде перегородок. Такая прямоугольная форма и расположение канала существенно уменьшает степень засорения теплообменника, так как значительная часть продуктов горения, попадающих в теплообменник из топочной камеры вследствие большей высоты осаждения частиц, не успевает осесть на дно канала и вылетает наружу. При этом оставшаяся часть продуктов горения будет оседать на гораздо меньшей площади, образующей дно канала теплообменника и, соответственно, поверхность засорения будет значительно меньше. Штриховкой на фигурах обозначен теплоноситель в корпусе и в перегородках теплообменника.

На фиг. 2 показан вид сверху теплообменника твердотопливного котла длительного горения, в котором турбулизаторы (5) выполнены в виде перегородок из полых профилей прямоугольного сечения, полость которых сообщается с емкостью теплоносителя. Дымовые газы попадают в канал (2) теплообменника через входное отверстие (6), проходят ступени канала (2), отдавая тепловую энергию стенкам канала (2) и турбулизаторам (5), выполненным в виде полых перегородок, полость которых заполнена теплоносителем, и покидают теплообменник через выходное отверстие (7). При этом основной задачей турбулизаторов (5) является превращение ламинарного потока движений дымовых газов в турбулентный. Такое исполнение теплообменника увеличивает площадь теплообмена, а также обеспечивает смешение слоев дымовых газов, что позволяет эффективнее передавать тепловую энергию от дымовых газов к теплоносителю. Таким образом, турбулизаторы (5) значительно увеличивают площадь теплопередачи и перемешивание дымовых газов, контактирующих со стенками канала, что повышает мощность и КПД теплообменника твердотопливного котла. Тип, форма перегородок, их количество и комбинация с профилем стенок теплообменника зависит от типа топлива, на котором работает котел и от мощности котла.

На фиг. 3 показан вид сверху теплообменника твердотопливного котла длительного горения, в котором турбулизаторы (5) выполнены в виде съемных зигзагообразных перегородок. Такой вариант исполнения позволяет значительно увеличить площадь контакта дымовых газов с турбулизаторами (5) и соответственно еще больше повысить передачу тепловой энергии к теплоносителю. Также зигзагообразная форма турбулизаторов (5) лучше преобразует ламинарное течение дымовых газов в турбулентное, тем самым увеличивая передачу тепловой энергии теплоносителю.

На фиг. 4 показан вид сверху теплообменника твердотопливного котла длительного горения, в котором часть турбулизаторов (5) выполнены в виде полых трубок, а другая часть в виде перегородок прямоугольного сечения и оба варианта исполнения турбулизаторов (5) расположены в шахматном порядке, при этом их полости сообщаются с емкостью теплоносителя. Дымовые газы, огибая трубки и перегородки прямоугольного сечения, отражаясь от стенок, перемешиваются, поток турбулизируется, за счет чего увеличивается теплопередача.

На фиг. 5 показан вид сверху теплообменника твердотопливного котла длительного горения, в котором в качестве турбулизаторов (5) используются стенки канала (2), выполненные с неровностями зигзагообразной формы, в результате чего ламинарный поток дымовых газов, проходя по каналу (2), отражается от стенок канала (2), перемешивается и преобразуется в турбулентный поток. Происходит лучшее смешивание слоев дымовых газов, так как часть дымовых газов, которая находится в центре потока, смещается и контактирует со стенками теплообменника, передавая через них тепловую энергию теплоносителю.

На фиг. 6 показан вид сверху приоритетного варианта исполнения теплообменника твердотопливного котла длительного горения, в котором турбулизаторы (5) выполнены как в виде полых трубок, полость которых соединена с емкостью теплоносителя, так и в виде неровностей стенок канала (2) зигзагообразной формы.

На фиг. 7 и 8 показан вариант исполнения теплообменника большей мощности, в конструкции которого предусмотрены дверцы (8) предназначенные для прочистки крайних каналов от золы. В лючке (9), установлена заслонка (10) с возможностью свободного вращения, предназначенная для обеспечения защиты от избыточного давления при взрывах пиролизного газа. Под действием взрывной волны заслонка открывается и сбрасывает избыточное давление сразу в выходное отверстие (7), минуя первые ступени теплообменника.

Приоритетный вариант теплообменника, показанный на фиг. 6, работает следующим образом.

Раскаленные дымовые газы из топки котла (теплогенератора) через входное отверстие (6) попадают в первую ступень канала (2) теплообменника и под действием силы тяги движутся по остальным ступеням теплообменника к выходному отверстию (7) и далее в дымовую трубу. По мере своего движения, дымовые газы огибают расположенные в канале (2) турбулизаторы (5), выполненные в виде полых трубок, полости которых сообщаются с емкостью теплоносителя и неровности стенок зигзагообразной формы канала (2). Ударяясь о турбулизаторы (5), дымовые газы меняют свое направление, перемешиваются и эффективнее отдают тепло теплоносителю. Ламинарное движение дымовых газов превращается в турбулентное.

Claims (11)

1. Теплообменник твердотопливного котла длительного горения, содержащий корпус с двойными стенками, образующими емкость теплоносителя, горизонтально расположенный ступенчатый канал прямоугольного сечения, ступени которого расположены в один ряд, при этом пара коротких сторон прямоугольного сечения канала расположена горизонтально, а пара длинных сторон прямоугольного сечения канала расположена вертикально, при этом в канале теплообменника размещены турбулизаторы.

2. Теплообменник твердотопливного котла длительного горения по п. 1, отличающийся тем, что турбулизаторы выполнены в виде перегородок.

3. Теплообменник твердотопливного котла длительного горения по п. 1, отличающийся тем, что турбулизаторы выполнены в виде неровностей стенок канала.

4. Теплообменник твердотопливного котла длительного горения по п. 2, отличающийся тем, что перегородки выполнены в виде полых профилей прямоугольного или квадратного сечения, полости которых сообщаются с емкостью теплоносителя.

5. Теплообменник твердотопливного котла длительного горения по п. 2, отличающийся тем, что перегородки расположены в одну линию, зигзагообразно, в шахматном порядке или по линии синусоиды.

6. Теплообменник твердотопливного котла длительного горения по п. 2, отличающийся тем, что перегородки выполнены в виде полых трубок, полости которых сообщаются с емкостью теплоносителя.

7. Теплообменник твердотопливного котла длительного горения по п. 2, отличающийся тем, что перегородки выполнены съемными.

8. Теплообменник твердотопливного котла длительного горения по п. 3, отличающийся тем, что неровности стенок канала имеют волнистую форму.

9. Теплообменник твердотопливного котла длительного горения по п. 3, отличающийся тем, что неровности стенок канала имеют зигзагообразную форму.

10. Теплообменник твердотопливного котла длительного горения по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен в виде двух-, четырех- или шестиступенчатого канала.

11. Теплообменник твердотопливного котла длительного горения по п. 1, отличающийся тем, что он содержит, по меньшей мере, один лючок, в котором установлена заслонка с возможностью свободного вращения.

Images