RU2439445C2

RU2439445C2 - Air heater

Info

Publication number: RU2439445C2
Application number: RU2010110757/06A
Authority: RU
Inventors: Фарид Максимович Валиев (RU); Фарид Максимович Валиев; Геннадий Васильевич Волостнов (RU); Геннадий Васильевич Волостнов; Владимир Иванович Панченко (RU); Владимир Иванович Панченко; Оксана Владимировна Панченко (RU); Оксана Владимировна Панченко; Александр Иосифович Раскин (RU); Александр Иосифович Раскин; Александр Иванович Рукавишников (RU); Александр Иванович Рукавишников; Павел Александрович Степанов (RU); Павел Александрович Степанов; Виталий Алексеевич Сыченков (RU); Виталий Алексеевич Сыченков; Леонид Егорович Шарапов (RU); Леонид Егорович Шарапов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Зеленодольское проектно-конструкторское бюро" (ОАО "Зеленодольское ПКБ")
Priority date: 2010-03-22
Filing date: 2010-03-22
Publication date: 2012-01-10
Also published as: RU2010110757A

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: air heater housing contains flue tube with front device and holes for air supply to its cavity, heat exchanger enveloping the flue tube, made in the form of toroidal cylinder with closed end walls and located so that circular channels are formed between the housing and flue tube, interconnected with flue tube at its outlet and having the discharge connection pipe at its inlet; housing is equipped with inlet connection pipe that is interconnected with air supply source and heated air outlet connection pipe. Tubes with open faces protruding beyond the end walls of the heat exchanger are located inside (in the cavity) of heat exchanger in circumferential direction. Air heater can also be equipped with additional casing with discharge connection pipe and flue tube is connected with a screen.

EFFECT: creation of reliable and high-efficiency air heater providing low emission of toxic agents at stable and complete fuel combustion with possibility of heat flow control.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к воздухонагревателям с принудительной циркуляцией воздуха, предназначенным для обогрева (отопления) жилых, служебных и производственных помещений, а также для разогрева двигателей внутреннего сгорания при эксплуатации их в условиях отрицательных температур окружающего воздуха.The invention relates to air heaters with forced air circulation, intended for heating (heating) of residential, office and industrial premises, as well as for heating internal combustion engines when operating them in conditions of negative ambient temperatures.

Известны отопительные установки типа 015, 030, 0В65, 0В95 (см. Руководство по эксплуатации).Heating installations of type 015, 030, 0В65, 0В95 are known (see the Operation Manual).

Известен также предпусковой подогреватель на газовом топливе по патенту №2138675 для использования на транспортном средстве в условиях низких температур для тепловой подготовки двигателя.Also known is a gas pre-heater for gas fuel according to patent No. 2138675 for use in a vehicle at low temperatures for thermal preparation of the engine.

Недостатком этих устройств является невысокий КПД и низкая эффективность работы при изменении противодавления в выхлопном патрубке.The disadvantage of these devices is the low efficiency and low efficiency when changing the back pressure in the exhaust pipe.

Известен также керосиновый обогреватель "К0-50" принятый за прототип (см. Интернет http://cnit.ssau.Ru/vertolet/mi8/pril_12_3.htm).Also known is the kerosene heater "K0-50" adopted as a prototype (see Internet http://cnit.ssau.Ru/vertolet/mi8/pril_12_3.htm).

Недостатком известной конструкции является низкая полнота сгорания и невозможность изменения (регулирования) тепловой мощности потока.A disadvantage of the known design is the low completeness of combustion and the inability to change (control) the thermal power of the stream.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание высокоэффективного воздушного отопителя (агрегата), обеспечивающего при устойчивом и полном сгорании топлива изменение мощности теплового потока с низкой эмиссией токсичных веществ.The problem solved by the invention is the creation of a highly efficient air heater (unit), which ensures stable and complete combustion of the fuel, changing the power of the heat flow with low emission of toxic substances.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении надежности и тепловой мощности воздушного отопителя, возможности регулирования теплового потока, снижении вредных выбросов с отработавшими газами.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, is to increase the reliability and thermal power of the air heater, the ability to control the heat flow, reduce harmful emissions from exhaust gases.

Технический результат достигается тем, что в воздушном отопителе, содержащем, расположенные в корпусе жаровую трубу с фронтовым устройством и отверстиями для подвода воздуха в ее полость, теплообменник, охватывающий жаровую трубу, выполненный в виде торового цилиндра с закрытыми торцевыми стенками и расположенный с образованием кольцевых каналов между корпусом и жаровой трубой, сообщенный с жаровой трубой на ее выходе и имеющий выхлопной патрубок на ее входе, корпус снабжен входным патрубком, который сообщен с источником подвода воздуха и патрубком выхода нагретого воздуха.The technical result is achieved in that in an air heater comprising a heat pipe located in the housing with a frontal device and holes for supplying air into its cavity, a heat exchanger covering the heat pipe, made in the form of a torus cylinder with closed end walls and located with the formation of annular channels between the housing and the flame pipe, in communication with the flame pipe at its outlet and having an exhaust pipe at its inlet, the housing is equipped with an inlet pipe that is in communication with the air supply source and a nozzle outlet of heated air.

На фиг.1 приведена схема поперечного разреза предлагаемого воздушного отопителя.Figure 1 shows a diagram of a cross section of the proposed air heater.

На фиг.2 приведено сечение по А-А фиг.1.Figure 2 shows a section along aa of figure 1.

Воздушный отопитель содержит корпус 1, жаровую трубу 2 с фронтовым устройством 3 и отверстиями 4 для подвода воздуха в ее полость, теплообменник 5, охватывающий жаровую трубу 2, выполненный в виде торового цилиндра с закрытыми торцевыми стенками 6, 7 и расположенный с образованием кольцевых каналов 8, 9 между корпусом 1 и жаровой трубой 2. Теплообменник 5 сообщен с жаровой трубой 2 на ее выходе патрубками 10 и имеет выхлопной патрубок 11 на ее входе. Корпус 1 снабжен входным патрубком 12 и патрубком выхода нагретого воздуха 13. В патрубке 12 может быть установлен вентилятор (на фиг.1 не показан), для подачи сжатого воздуха. Внутри (в полости) теплообменника 5 по окружности расположены трубки 14 с открытыми торцами 15, выступающими за торцевые стенки теплообменника 5.The air heater comprises a housing 1, a heat pipe 2 with a frontal device 3 and holes 4 for supplying air into its cavity, a heat exchanger 5, covering the heat pipe 2, made in the form of a torus cylinder with closed end walls 6, 7 and located with the formation of annular channels 8 , 9 between the housing 1 and the flame tube 2. The heat exchanger 5 is in communication with the flame tube 2 at its outlet by nozzles 10 and has an exhaust nozzle 11 at its inlet. The housing 1 is equipped with an inlet pipe 12 and a heated air outlet 13. A fan (not shown in FIG. 1) can be installed in the pipe 12 to supply compressed air. Inside (in the cavity) of the heat exchanger 5 around the circumference there are tubes 14 with open ends 15 protruding beyond the end walls of the heat exchanger 5.

Жаровая труба 2 снабжена охватывающим жаровую трубу на ее входном участке экраном 16 с горелочным устройством 17 и отверстиями 4, обеспечивающими для процесса горения подвод воздуха во внутреннюю полость 18 жаровой трубы 2. Образованная полость 19 между жаровой трубой 2 и охватывающей обечайкой-экраном 16 сообщена с каналом между жаровой трубой 2 и корпусом 1.The flame tube 2 is provided with a screen 16 enclosing the flame tube at its inlet section with a burner 17 and openings 4 providing air supply to the internal cavity 18 of the flame tube 2 for the combustion process. The formed cavity 19 between the flame tube 2 and the surrounding shell-screen 16 is in communication with the channel between the flame tube 2 and the housing 1.

Воздушный отопитель снабжен также дополнительным кожухом 20 с выходным патрубком 21, охватывающим корпус 1 воздушного отопителя с патрубком выхода нагретого воздуха 13 с образованием кольцевого канала 22, сообщенного с дополнительным источником 23 подвода сжатого воздуха вентилятором (вентилятор на фиг.1 не показан), при этом патрубок выхода воздуха дополнительного кожуха 20 и выходной патрубок 13 основного нагретого воздуха воздушного отопителя установлены с образованием сужающе-расширяющегося канала 24.The air heater is also equipped with an additional casing 20 with an outlet pipe 21 covering the air heater body 1 with a heated air outlet 13 to form an annular channel 22 in communication with an additional source of compressed air for supplying a fan (the fan is not shown in FIG. 1), while the air outlet pipe of the additional casing 20 and the outlet pipe 13 of the main heated air of the air heater are installed with the formation of a narrowing-expanding channel 24.

Воздушный отопитель работает следующим образом.The air heater operates as follows.

При приведении воздушного отопителя в рабочее состояние (в действие) в жаровой трубе 2 происходит подготовка (подвод топлива в горелочное устройство, подача воздуха, смесеобразование) и воспламенение топливовоздушной смеси. Сжатый воздух от патрубка 12 через вентилятор поступает в воздушные каналы трубок 14, кольцевые каналы 8 и 9 между корпусом 1 и жаровой трубой 2 теплообменника 5, в котором происходит нагрев потока воздуха от стенок.When the air heater is brought into operation (operation) in the flame tube 2, preparation (fuel supply to the burner device, air supply, mixture formation) and ignition of the air-fuel mixture occur. Compressed air from the pipe 12 through the fan enters the air channels of the tubes 14, the annular channels 8 and 9 between the housing 1 and the flame tube 2 of the heat exchanger 5, in which the air flow from the walls is heated.

Далее часть нагретого воздуха поступает в полость 19 между жаровой трубой 2 и охватывающим ее экраном 16 (обечайкой), затем через фронтовое устройство 3 и отверстия 4 воздух поступает во внутреннюю полость 18 жаровой трубы 2, обеспечивая процесс горения топливовоздушной смеси с низкой эмиссией токсичных веществ. Высокотемпературные продукты горения из жаровой трубы проходят в теплообменник 5 через патрубки 10 и далее выходят через выхлопной патрубок 11.Next, part of the heated air enters the cavity 19 between the flame tube 2 and the screen 16 surrounding it (the shell), then through the front device 3 and openings 4, air enters the inner cavity 18 of the flame tube 2, providing the combustion process of the air-fuel mixture with low emission of toxic substances. High-temperature combustion products from the flame tube pass into the heat exchanger 5 through the nozzles 10 and then exit through the exhaust pipe 11.

Фронтовое устройство 3 с горелочным устройством 17 и геометрия жаровой трубы с отверстиями 4 (обеспечивающими для процесса горения подвод воздуха во внутреннюю полость 18 жаровой трубы 2) обеспечивают требуемое и равномерное распределение и подачу подогретого воздуха во внутреннюю полость жаровой трубы. Устойчивое и полное сгорание однородной топливовоздушной смеси повышает надежность пуска и осуществляется при коэффициенте избытка воздуха, способствующего низким уровням образования токсичных веществ.The front device 3 with the burner device 17 and the geometry of the flame tube with openings 4 (providing air supply to the internal cavity 18 of the flame tube 2 for the combustion process) provide the required and uniform distribution and supply of heated air to the internal cavity of the flame tube. Sustainable and complete combustion of a homogeneous air-fuel mixture increases the reliability of start-up and is carried out with an excess air coefficient that contributes to low levels of toxic substances.

Повышение тепловой мощности воздушного отопителя, а также возможности регулирования теплового потока достигается установкой дополнительного кожуха 20 с дополнительным источником подвода сжатого воздуха 23 и выходным патрубком 21.The increase in thermal power of the air heater, as well as the ability to control the heat flow is achieved by installing an additional casing 20 with an additional source of compressed air 23 and an outlet pipe 21.

Воздух от дополнительного источника подвода сжатого воздуха 23 поступает в кольцевой канал 22, частично нагревается и, пройдя сужающе-расширяющийся канал, выходит через патрубок 21. При регулировании расхода воздуха от дополнительного источника подвода сжатого воздуха 23 изменяется суммарная тепловая мощность воздушного отопителя.Air from an additional source of supply of compressed air 23 enters the annular channel 22, partially heats up and, passing a narrowing-expanding channel, leaves through the pipe 21. When regulating the flow of air from an additional source of supply of compressed air 23, the total thermal power of the air heater changes.

Образованный дополнительным кожухом сужающе-расширяющийся канал 24 способствует эжекции из выходного патрубка 13 подогретого воздуха. В связи с тем, что весь воздушный поток от входного патрубка 12 проходит по кольцевым каналам 8, 9 и по трубкам 14, равномерно расположенным по окружности внутри (в полости) теплообменника 5, обеспечивается хороший теплосъем от стенок газоходов (воздушных каналов), при этом повышается теплопроизводительность воздушного отопителя.The narrowing-expanding channel 24 formed by the additional casing facilitates the ejection of heated air from the outlet pipe 13. Due to the fact that the entire air flow from the inlet 12 passes through the annular channels 8, 9 and through the tubes 14, evenly spaced around the circumference inside (in the cavity) of the heat exchanger 5, good heat removal from the walls of the gas ducts (air channels) is provided, while increases the heating capacity of the air heater.

Claims

1. An air heater comprising a heat pipe located in the housing with a frontal device and openings for supplying air into its cavity, a heat exchanger covering the heat pipe, made in the form of a torus cylinder with closed end walls and located with the formation of annular channels between the body and the flame pipe, communicated with the flame pipe at its outlet and having an exhaust pipe at its inlet, the housing is equipped with an inlet pipe that is in communication with the air supply source and the heated air outlet pipe, exl sistent in that the inside (cavity) of the heat exchanger tubes are arranged around the circumference of open ends protruding beyond the end wall of the heat exchanger.

2. The air heater according to claim 1, characterized in that the flame tube is provided with a screen covering its inlet section with a burner device and an opening for supplying air into the cavity of the flame tube, with the formation of a cavity in communication with the channel between the flame tube and the housing in front flame tube.

3. The air heater according to claim 1, characterized in that it is equipped with an additional casing with an outlet pipe covering the air heater body with a heated air outlet pipe, with the formation of an annular channel in communication with an additional air supply source, while the heated air outlet pipe and the outlet pipe of the additional casing form a narrowing-expanding channel.