RU2230986C2

RU2230986C2 - Method of heating surface and radiation u-shaped heater for realization of this method

Info

Publication number: RU2230986C2
Application number: RU2002112145/06A
Authority: RU
Inventors: Н.А. Перминов (RU); Н.А. Перминов; Р.Р. Галимов (RU); Р.Р. Галимов; А.И. Воронцов (RU); А.И. Воронцов; Р.Р. Абдрахманов (RU); Р.Р. Абдрахманов
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Ижевский электромеханический завод "Купол"
Priority date: 2002-05-06
Filing date: 2002-05-06
Publication date: 2004-06-20

Abstract

FIELD: gas heating systems for industrial and other uninhabited rooms.

SUBSTANCE: proposed method consists in arrangement of heaters in rows; part of radiation of each heater is directed by radiators from surface where it is maximum to surface heated by adjacent heater where it is minimum. Heaters are turned to opposite direction and are arranged in pairs. Waste gases are directed to space between return pipe and its reflector. Radiation U-shaped heater includes supply and return pipes, zones of thermal radiation at different temperature, burner, fan and reflectors; thermal radiation zones are provided with individual reflectors; at last one of these reflectors is turnable. Reflector of zone of minimum thermal radiation of return pipe is turned away from heater. Zones of medium and hot thermal radiation have common reflector. Elbow is provided with reflector which is common for supply and return pipes. Return pipe is additionally provided with branch pipe for exhaust of waste gases.

EFFECT: enhanced smoothness of distribution of thermal flux; enhanced efficiency of heater.

9 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к технике газового обогрева производственных и других нежилых помещений.The invention relates to techniques for gas heating of industrial and other non-residential premises.

Известен способ обогрева поверхности радиационными U-образными нагревателями (каталог фирмы FRACCARO, копии материалов прилагаются), который заключается в параллельной ориентации устройств относительно друг друга и размещение горелок на одной линии для облегченного подведения топлива.There is a known method of heating the surface with radiation U-shaped heaters (FRACCARO catalog, copies of materials are attached), which consists in parallel orientation of the devices relative to each other and placing the burners on the same line for easy fuel supply.

Недостатком данного способа является неравномерность распределения теплового потока по обогреваемой поверхности.The disadvantage of this method is the uneven distribution of the heat flux over the heated surface.

Известен радиационный излучатель (патент №2047050 RU), содержащий канал, ограниченный излучающими поверхностями и имеющий выхлопной патрубок, коллектор подвода топливовоздушной смеси в канал и установленный над каналом отражатель. Излучающие поверхности выполнены в виде двух эквидистантно расположенных друг к другу вогнутых пластин, образующих криволинейный канал и направленных вогнутостью на нагреваемый объект.Known radiation emitter (patent No. 2047050 RU), containing a channel bounded by radiating surfaces and having an exhaust pipe, a manifold for supplying the air-fuel mixture into the channel and a reflector mounted above the channel. The radiating surfaces are made in the form of two concave plates equidistant to each other, forming a curved channel and directed by a concavity to the heated object.

Недостатком данного радиационного излучателя является низкий КПД.The disadvantage of this radiation emitter is low efficiency.

Известно устройство (ближайшее по технической сущности к предлагаемому и принятое за прототип) для получения тепла из газообразного, подводимого под давлением топлива - лучевая горелка (заявка №DE 9307888 U). Лучевая горелка содержит U-образную радиационную трубу, состоящую из подводящей трубы, колена и обратной трубы. Горелка имеет как минимум два излучающих отрезка различной температуры. На начало подводящей трубы подается горячее газовое пламя, а конец обратной трубы используется для отвода отработанных газов. Радиационная труба окружена вдоль оси искривленным отражающим элементом так, что более теплый участок излучения расположен в фокусе отражающего элемента, а более холодный участок излучения расположен между фокусом и вершиной отражающего элемента. Между отрезками излучения находится дополнительный отражатель.A device is known (closest in technical essence to the proposed one and adopted as a prototype) for producing heat from gaseous fuel supplied under pressure - a beam burner (application No. DE 9307888 U). The beam burner contains a U-shaped radiation pipe consisting of a supply pipe, a bend and a return pipe. The burner has at least two radiating segments of different temperature. A hot gas flame is supplied to the beginning of the inlet pipe, and the end of the return pipe is used to exhaust the exhaust gases. The radiation pipe is surrounded along the axis by a curved reflective element so that the warmer radiation portion is located at the focus of the reflective element, and the cooler radiation portion is located between the focus and the tip of the reflective element. Between the segments of radiation is an additional reflector.

Недостатком данного технического решения является неоднородность распределения излучения тепла по длине нагревателя с максимальной величиной на одном конце излучателя, что ведет к одностороннему более сильному нагреву помещений, а также низкий КПД.The disadvantage of this technical solution is the heterogeneity of the distribution of heat radiation along the length of the heater with a maximum value at one end of the radiator, which leads to one-sided stronger heating of the premises, as well as low efficiency.

Задачей изобретения является уменьшение неравномерности распределения теплового излучения по обогреваемой поверхности и повышение теплового КПД нагревателя.The objective of the invention is to reduce the uneven distribution of thermal radiation on the heated surface and increase the thermal efficiency of the heater.

Сущность заявляемого способа обогрева поверхности радиационными U-образными нагревателями, содержащими отражатели, подводящую и обратную трубу с различной интенсивностью излучения по длине, заключается в том, что размещают нагреватели рядами и часть излучения каждого нагревателя направляют отражателями с поверхности, где оно максимально, на ту поверхность, обогреваемую соседним нагревателем, где излучение минимально. Нагреватели разворачивают в противоположные направления между собой и размещают попарно. Отработанные газы направляют в пространство между обратной трубой и ее отражателем.The essence of the proposed method for heating the surface with radiation U-shaped heaters containing reflectors, a supply and a return pipe with different radiation intensities along the length, is that the heaters are arranged in rows and part of the radiation of each heater is sent by reflectors from the surface, where it is maximum, to that surface heated by an adjacent heater, where the radiation is minimal. Heaters are deployed in opposite directions between themselves and placed in pairs. Exhaust gases are directed into the space between the return pipe and its reflector.

Указанные выше особенности предлагаемого способа реализуются с помощью заявляемого устройства.The above features of the proposed method are implemented using the inventive device.

Сущность заявляемого устройства заключается в том, что радиационный U-образный нагреватель содержит излучающие подводящую и обратную трубы, зоны теплового излучения труб с разной температурой нагрева, горелку, вентилятор и отражатели, причем зоны излучения имеют отдельные отражатели, по меньшей мере, один из которых закреплен с возможностью поворота. Отражатель зоны минимального теплового излучения обратной трубы установлен повернутым в сторону от нагревателя, а зоны среднего и горячего теплового излучения подводящей трубы имеют общий отражатель. Колено нагревателя снабжено общим для подводящей и обратной труб отражателем. Для отвода отработанных газов под отражатель обратной трубы на ее конце дополнительно установлен патрубок.The essence of the claimed device lies in the fact that the radiation U-shaped heater contains emitting supply and return pipes, heat radiation zones of pipes with different heating temperatures, a burner, a fan and reflectors, the radiation zones having separate reflectors, at least one of which is fixed with the possibility of rotation. The reflector of the minimum heat radiation zone of the return pipe is installed turned away from the heater, and the medium and hot heat radiation zones of the supply pipe have a common reflector. The heater bend is equipped with a common reflector for the supply and return pipes. For exhaust gas removal under the reflector of the return pipe, a pipe is additionally installed at its end.

На фиг.1 изображен радиационный U-образный нагреватель, вид А (снизу); на фиг.2 - разрез Б-Б; на фиг.3 - разрез В-В; на фиг.4 - график распределения теплового излучения по обогреваемой поверхности под нагревателем по длине; на фиг.5 - схема перераспределения тепловых излучений пары нагревателей (вид сверху); на фиг.6 - схема сечение Г-Г.Figure 1 shows a radiation U-shaped heater, view A (bottom); figure 2 is a section bB; figure 3 is a section bb; figure 4 is a graph of the distribution of thermal radiation over a heated surface under the heater along the length; figure 5 - diagram of the redistribution of thermal radiation of a pair of heaters (top view); figure 6 is a cross-sectional diagram GG.

Радиационный U-образный нагреватель 1 содержит подводящую трубу 2, имеющую максимальное тепловое излучение в зоне 9 сжигания топлива и зону 10 среднего теплового излучения, обратную трубу 3, имеющую зону 12 среднего теплового излучения и зону 13 с минимальным тепловым излучением этой трубы, колено U-образного нагревателя, имеющее зону 11 минимального теплового излучения нагревателя, патрубок 4, установленный на конце обратной трубы 3, отражатель 5, расположенный сверху горячей и средней зоны теплового излучения подводящей трубы 2, отражатель 7, расположенный над средней зоной теплового излучения обратной трубы 3, отражатель 6, расположенный над зоной теплового излучения 11 колена нагревателя, отражатель 8, расположенный над холодной зоной теплового излучения 13 обратной трубы 3, горелку и вентилятор (на чертеже не показаны).The radiation U-shaped heater 1 comprises a supply pipe 2 having a maximum thermal radiation in a fuel combustion zone 9 and an average heat radiation zone 10, a return pipe 3 having a medium heat radiation zone 12 and a zone 13 with a minimum thermal radiation of this pipe, U- elbow a shaped heater having a zone 11 of minimum thermal radiation of the heater, a pipe 4 mounted on the end of the return pipe 3, a reflector 5 located on top of the hot and middle zone of thermal radiation of the supply pipe 2, a reflector 7, ra located above the middle zone of thermal radiation of the return pipe 3, a reflector 6 located above the zone of thermal radiation 11 of the heater elbow, a reflector 8 located above the cold zone of thermal radiation 13 of the return pipe 3, a burner and a fan (not shown in the drawing).

График распределения теплового излучения нагревателя по длине обогреваемой поверхности: 14 - кривая теплового излучения обратной трубы; 15 - кривая теплового излучения подводящей трубы; 16 - кривая суммарного теплового излучения обеих труб с отражателями, без отвода части излучения отражателем 8 на нагреваемую поверхность соседнего нагревателя; 17 - ломаная кривая (толстая линия на графике) распределения теплового излучения нагревателя по длине обогреваемой им поверхности с отражателями, установленными в рабочем положении; 18 - участок кривой 16, характеризующий суммарное тепловое излучение зоны 9 подводящей трубы нагревателя и зоны теплового излучения 13 обратной трубы нагревателя, направленное на поверхность нагрева под этой частью нагревателя; 19 - участок кривой 16, характеризующий нагрев поверхности под зонами теплового излучения 10 и 12 нагревателя; 20 - участок кривой 16, характеризующий нагрев поверхности под зоной теплового излучения 11 нагревателя, где его излучение минимально; 21 - участок кривой 15, характеризующий нагрев поверхности под зоной теплового излучения 9 нагревателя; 22 - поток излучения (заштрихованная зона), направленный отражателем 8 от обратной трубы 3 в сторону на поверхность, обогреваемую зоной теплового излучения 11 соседнего нагревателя; 23 - участок ломаной кривой 17, характеризующий суммарное тепловое излучение зоны 11 и потока излучения 22.The graph of the distribution of thermal radiation of the heater along the length of the heated surface: 14 - curve of the thermal radiation of the return pipe; 15 - curve of thermal radiation of the supply pipe; 16 - curve of the total thermal radiation of both pipes with reflectors, without the removal of part of the radiation by the reflector 8 to the heated surface of the adjacent heater; 17 - broken line (thick line on the graph) of the distribution of thermal radiation of the heater along the length of its surface heated with reflectors installed in the working position; 18 is a section of curve 16 characterizing the total thermal radiation of the zone 9 of the heater inlet pipe and the zone of thermal radiation 13 of the heater return pipe directed to the heating surface under this part of the heater; 19 is a plot of curve 16, characterizing the heating of the surface under the zones of thermal radiation 10 and 12 of the heater; 20 is a plot of curve 16, characterizing the heating of the surface under the zone of thermal radiation 11 of the heater, where its radiation is minimal; 21 is a plot of curve 15 characterizing the heating of the surface under the heat radiation zone 9 of the heater; 22 - radiation flux (shaded zone) directed by the reflector 8 from the return pipe 3 to the side to the surface heated by the heat radiation zone 11 of the adjacent heater; 23 - plot broken line 17, characterizing the total thermal radiation of the zone 11 and the radiation flux 22.

Способ обогрева поверхности радиационными U-образными нагревателями следующий.The method of heating the surface with radiation U-shaped heaters is as follows.

Два нагревателя 24 и 25 размещают на расстоянии 26, равном ширине поверхности, обогреваемой одним нагревателем, параллельно друг другу развернув в противоположные стороны. Отражатели 8 устанавливают в таком положении, чтобы тепловые излучения зон 13 обратных труб нагревателей были взаимно направлены на поверхности 27, где тепловые излучения нагревателей минимальны. При работе поток излучения 22 каждого нагревателя не расходуется на перегрев участка 21 ломаной 17, а идет на дополнительный нагрев поверхности под зонами теплового излучения 11 (участке 23 ломаной 17) и, соответственно, уменьшение неравномерности распределения теплового излучения по обогреваемой поверхности.Two heaters 24 and 25 are placed at a distance of 26 equal to the width of the surface heated by one heater, deploying in opposite directions parallel to each other. Reflectors 8 are installed in such a position that the thermal radiation of the zones 13 of the return pipes of the heaters are mutually directed on the surface 27, where the thermal radiation of the heaters is minimal. During operation, the radiation flux 22 of each heater is not consumed for overheating of the polygonal portion 21 of the polygonal 17, but is used to additionally heat the surface under the heat radiation zones 11 (polygonal polygon 23 of the segment 17) and, accordingly, reducing the uneven distribution of thermal radiation on the heated surface.

Радиационный U-образный нагреватель работает следующим образом.Radiation U-shaped heater operates as follows.

При подаче топливовоздушной смеси в нагреватель 1 в горелке подводящей трубы 2 зажигается пламя и нагревает зону теплового излучения 9, с которой излучается максимальный тепловой поток 21 (фиг.4), превосходящий по величине тепловые потоки других участков кривых 14 и 15 в 2...3 раза. Суммарное тепловое излучение труб 2 и 3, по длине нагревателя, также имеет максимальные значения на участке 18 и снижается до уровня участка 20, уменьшаясь почти в 2 раза.When the air-fuel mixture is supplied to the heater 1 in the burner of the supply pipe 2, the flame ignites and heats the heat radiation zone 9, from which the maximum heat flux 21 is emitted (Fig. 4), which exceeds the heat fluxes of other sections of curves 14 and 15 in 2 ... 3 times. The total thermal radiation of pipes 2 and 3, along the length of the heater, also has maximum values in section 18 and decreases to the level of section 20, decreasing almost 2 times.

Обратная труба 3 в зоне теплового излучения 13 снабжена отражателем 8, который повернут в сторону от общей обогреваемой поверхности нагревателя, снижая при работе нагревателя суммарное тепловое излучение участка 18 на величину 22. Таким образом, уменьшается неравномерность распределения теплового излучения нагревателя по длине нагреваемой поверхности (ломаная кривая 17).The return pipe 3 in the zone of thermal radiation 13 is equipped with a reflector 8, which is turned away from the common heated surface of the heater, reducing the total thermal radiation of section 18 by a value of 22 when the heater is working. Thus, the uneven distribution of the thermal radiation of the heater along the length of the heated surface is reduced (broken line curve 17).

Излучающие трубы 2 и 3 закрыты отдельными отражателями 5, 7 и 8, предотвращающими воздействие теплового излучения подводящей (более горячей) трубы на поверхность обратной трубы для того, чтобы не нагревались дополнительно отработанные газы, продуваемые через нее, и выходили в атмосферу менее горячими, оставляя тем самым до 5% теплового излучения подводящей трубы для обогрева поверхности.Radiating pipes 2 and 3 are covered by separate reflectors 5, 7 and 8, preventing the influence of thermal radiation from the supply (hotter) pipe on the surface of the return pipe so that additional exhaust gases blown through it do not heat up and escape into the atmosphere less hot, leaving thereby up to 5% of the thermal radiation of the supply pipe for heating the surface.

Кроме того, отработанные газы, вытягиваемые вентилятором из обратной трубы 3, через патрубок 4 направляются в пространство между обратной трубой 3 и ее отражателем 8, нагревают воздух вокруг трубы, снижая тем самым долю конвективной составляющей отдачи тепла трубой, при этом доля излучающей составляющей увеличивается. Вывод отработанных газов в пространство под отражатель 8 позволяет им распространяться так же под отражателем 7 вдоль трубы 3 на всю ее длину и под отражателем 6 в зоне теплового излучения 11.In addition, the exhaust gases drawn by the fan from the return pipe 3, through the pipe 4 are directed into the space between the return pipe 3 and its reflector 8, heat the air around the pipe, thereby reducing the fraction of the convective component of heat transfer by the pipe, while the proportion of the radiating component increases. The output of exhaust gases into the space under the reflector 8 allows them to spread also under the reflector 7 along the pipe 3 to its entire length and under the reflector 6 in the zone of thermal radiation 11.

Использование заявляемых способа и устройства позволяет распределять тепловое излучение по обогреваемой поверхности более равномерно и повышает КПД нагревателя.Using the proposed method and device allows you to distribute thermal radiation on the heated surface more evenly and increases the efficiency of the heater.

Claims

1. The method of heating the surface with radiation U-shaped heaters containing reflectors, supply and return pipes with different intensities of radiation along the length, which consists in placing the heaters in rows, characterized in that part of the radiation of each heater is sent by reflectors from the surface, where it is maximum, to surface heated by an adjacent heater, where radiation is minimal.

2. The method of heating the surface with radiation U-shaped heaters according to claim 1, characterized in that the heaters are deployed in opposite directions between themselves.

3. The method of heating the surface with radiation U-shaped heaters according to claim 1, characterized in that the heaters are placed in pairs.

4. The method of heating the surface with radiation U-shaped heaters according to claim 1, characterized in that the exhaust gases are directed into the space between the return pipe and its reflector.

5. Radiation U-shaped heater containing emitting inlet and return pipes, heat radiation zones of pipes with different heating temperatures, a burner, a fan and reflectors, characterized in that the heat radiation zones have separate reflectors, at least one of which is fixed with the possibility turning.

6. The radiation U-shaped heater according to claim 5, characterized in that the reflector of the zone of minimum thermal radiation of the return pipe is installed turned away from the heater.

7. The radiation U-shaped heater according to claim 5, characterized in that the medium and hot heat radiation zones of the supply pipe have a common reflector.

8. The radiation U-shaped heater according to claim 5, characterized in that the elbow is provided with a common reflector for the supply and return pipes.

9. The radiation U-shaped heater according to claim 5, characterized in that for the removal of exhaust gases under the reflector of the return pipe, a pipe is additionally installed at its end.