RU2492395C1

RU2492395C1 - Contact-surface water heater

Info

Publication number: RU2492395C1
Application number: RU2012108755/06A
Authority: RU
Inventors: Игорь Борисович Бирюлин; Анжелика Амировна Ветрова; Анастасия Алексеевна Янова; Денис Владимирович Боярский
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2013-09-10

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: contact-surface water heater comprises the outer and inner pipes in the form of arcs, covers, a corrugated tube, spirals with high surface roughness, and a gas burner mounted in the end of the lower outer pipe. Inside the outer pipes connected to the cover, the interconnected pipes of cold water supply are located from the tube connected to the water supply system - the upper, vertical and lower. On the right, to the upper pipe at the end a cover is attached, which has inside the corrugated corner tube mounted on the flange of the pipe, it is pneumatically connected through the holes in it with the pipe, the cover and the chimney. Outside in the lower part of the horizontal pipe a tank is rigidly mounted, which is connected through the slit with the pipe which is connected hydraulically through the tube to the service tank mounted under the water heater.

EFFECT: compactness and increased efficiency of heating water.

1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для нагрева воды с использованием газа без разделительной поверхности нагрева между ними.The invention relates to a power system, in particular to a device for heating water using gas without a dividing heating surface between them.

Известен контактно-поверхностный водонагреватель, содержащий корпус с контактной камерой, над которой установлен водораспределитель, подключенный к трубопроводу подвода сетевой воды с регулирующей арматурой, и размещенные внутри корпуса надтопочный диск, радиационная топочная камера и установленная над ней кольцевая водопитательная емкость, причем емкость сообщена через переливные трубы эрлифтным устройством с перагивным порогом, техническим результатом которого является повышение качества деаэрации и повышение надежности в нем, переливной порог эрлифтного устройства расположен выше уровня воды в водопитательной емкости и снабжен регулятором расхода сетевой воды (А.С. №918705, СССР).A contact-surface water heater is known, comprising a housing with a contact chamber, over which a water distributor is installed, connected to a network water supply pipe with control valves, and a super-heating disk, a radiation combustion chamber and an annular water supply tank installed above it, the tank being communicated through overflow pipes with an airlift device with a pegy threshold, the technical result of which is to improve the quality of deaeration and increase the reliability in it, the overflow threshold of the airlift device is located above the water level in the water supply tank and is equipped with a regulator for the flow of network water (AS No. 918705, USSR).

Известный водонагреватель сложен по конструкции, имеет большее сопротивление движению газа и жидкости.Known water heater is complex in design, has greater resistance to the movement of gas and liquid.

Известно устройство для закручивания потока, содержащего на внутренней поверхности трубопровода спиралевидный участок с повышенным гидравлическим сопротивлением, выполненный в виде полосы с шероховатостью большей, чем шероховатость внутренней поверхности трубопровода (А.С. №1560844, СССР).A device for swirling a stream containing on the inner surface of the pipeline a spiral section with high hydraulic resistance, made in the form of a strip with a roughness greater than the roughness of the inner surface of the pipeline (AS No. 1560844, USSR).

Известное устройство для закручивания потока газа будет способствовать взаимной встрече с передачей тепла частиц газа и капелек воды.A known device for swirling a gas stream will facilitate mutual meeting with the transfer of heat of gas particles and water droplets.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является теплообменник типа «труба в трубе», содержащий наружные трубы, выполненные с изменяющейся площадью поперечного сечения, уменьшающейся в направлении движения нагреваемой трубы в межтрубном пространстве, а ребра внутренней трубы имеют высоту, увеличивающуюся обратно пропорционально шагу ребер в направлении уменьшения поперечного сечения наружной трубы. (А.С. №397737, СССР).The closest in technical essence to the proposed solution is a pipe-in-pipe heat exchanger containing external pipes made with a varying cross-sectional area, decreasing in the direction of movement of the heated pipe in the annulus, and the ribs of the inner pipe have a height that increases inversely with the pitch of the ribs in the direction of reducing the cross section of the outer pipe. (A.S. No. 397737, USSR).

Известный теплообменник предназначен для нагрева вязких жидкостей, использование в нем горячей газовой смеси не предусмотрено.The known heat exchanger is designed to heat viscous liquids, the use of a hot gas mixture is not provided.

Технический результат заключается в осуществлении компактности, уменьшении металлоемкости конструкции, увеличении эффективности в работе. Все это обеспечивается за счет того, что контактно-поверхностный водонагреватель, содержащий наружные и внутренние трубы в виде дуг, крышки, гофрированного патрубка, спирали с повышенной шероховатостью и газовую горелку, согласно изобретению нижняя наружная труба имеет поперечное сечение, уменьшающееся в направлении газовой горелки, установленной с торца трубы. Внутри наружных труб, соединенные крышкой, размещены сообщающиеся между собой трубы подачи холодной воды от патрубка, соединенного с системой водоснабжения. Верхняя горизонтальная труба имеет в верхней части два ряда параллельных отверстий, вертикальная труба имеет отверстия, выполненные в ней по спирали вверх, нижняя горизонтальная труба имеет также два ряда параллельных отверстий, обращенных к верхней поверхности трубы. Справа к верхней трубе с торца прикреплена крышка, имеющая внутри гофрированный угловой патрубок, закрепленный во фланце труб, через отверстия в ней пневматически сообщен с трубой, крышкой и дымовой трубой. Снаружи, в нижней части горизонтальной трубы жестко установлена емкость, сообщенная через щель с трубой, которая гидравлически через патрубок сообщена с расходной емкостью, установленной под водонагревателем.The technical result consists in the implementation of compactness, reducing the metal consumption of the structure, increasing work efficiency. All this is ensured by the fact that the contact-surface water heater, containing the outer and inner pipes in the form of arcs, covers, corrugated pipe, spirals with increased roughness and a gas burner, according to the invention, the lower outer pipe has a cross section that decreases in the direction of the gas burner, installed from the end of the pipe. Inside the outer pipes, connected by a lid, cold water supply pipes connected to each other from a pipe connected to a water supply system are placed. The upper horizontal pipe has two rows of parallel holes in the upper part, the vertical pipe has holes made in it in a spiral upward, the lower horizontal pipe also has two rows of parallel holes facing the upper surface of the pipe. A cap is attached to the right of the upper pipe from the end, having a corrugated corner pipe inside, fixed in the pipe flange, through the holes in it pneumatically connected to the pipe, cover and chimney. Outside, in the lower part of the horizontal pipe, a container is rigidly mounted, connected through a slot with a pipe, which is hydraulically connected through a pipe to a supply tank installed under the water heater.

На чертеже (фиг.1) схематически изображен контактно-поверхностный водонагреватель.In the drawing (Fig. 1), a contact-surface water heater is schematically shown.

Водонагреватель содержит наружные трубы 1 и 2 в виде дуг, нижняя из которых имеет поперечное сечение, уменьшающееся в направлении к газовой горелке 3, установленной с торца трубы 2. Внутри труб 1 и 2, соединенных крышкой 4, размещены сообщенные между собой трубы подачи холодной воды от патрубка 5, сообщенного с системой водоснабжения. Верхняя горизонтальная труба 6 имеет в верхней части два ряда параллельных отверстий 7. Вертикальная труба 8 имеет отверстия 9, выполненные в ней по спирали вверх, нижняя и горизонтальные трубы 10 имеют также два ряда параллельных отверстий 11, обращенные к верхней поверхности трубы 2. Справа к трубе 1, с торца, прикреплена крышка 12, имеющая внутри гофрированный угловой патрубок 13, закрепленный во фланце трубы 1 через отверстия 14 и пневматически сообщен с трубой 1 крышкой 12 и дымовой трубой 15. Внизу крышки 12 присоединены вентиль 16 для периодического удаления скопившейся смеси влаги и сажи. Снаружи, в нижней части трубы 2 жестко установлена емкость 17, сообщенная через щель (не показано) с трубой 2. Емкость 17 гидравлически через патрубок 18 сообщена с расходной емкостью 19, установленной под водонагревателем 19 через вентиль 20 с атмосферой. Слева расходной емкости 19 установлен вентиль 21, сообщенный с системой горячего водоснабжения (не показано). Внутри труб 1 и 2 выполнены спирали 22 и 23 с шероховатостью большей, чем сами трубы.The water heater contains outer pipes 1 and 2 in the form of arcs, the lower of which has a cross section that decreases in the direction of the gas burner 3 installed from the end of the pipe 2. Inside the pipes 1 and 2 connected by a cover 4, cold water pipes connected to each other are placed from pipe 5 in communication with the water supply system. The upper horizontal pipe 6 has in the upper part two rows of parallel holes 7. The vertical pipe 8 has holes 9 made in it upward spiral, the lower and horizontal pipes 10 also have two rows of parallel holes 11 facing the upper surface of the pipe 2. Right to to the pipe 1, from the end, a cover 12 is attached, having a corrugated corner pipe 13 inside, fixed in the flange of the pipe 1 through the holes 14 and pneumatically connected to the pipe 1 by the cover 12 and the chimney 15. At the bottom of the cover 12, a valve 16 is connected for intermittent to remove accumulated moisture and carbon black mixture. Outside, in the lower part of the pipe 2, a container 17 is rigidly mounted, communicated through a slot (not shown) with the pipe 2. The tank 17 is hydraulically connected through a pipe 18 to a supply tank 19 installed under the water heater 19 through the valve 20 with the atmosphere. On the left of the supply tank 19, a valve 21 is installed, in communication with the hot water supply system (not shown). Inside the pipes 1 and 2, spirals 22 and 23 are made with a roughness greater than the pipes themselves.

Водонагреватель работает следующим образом.The water heater operates as follows.

Подлежащая нагреву вода подается по трубопроводу холодного водоснабжения (не показано) к патрубку 5 и далее в трубы 6, 8 и 10. Включается в работу газовая горелка 3 и производится прогрев наружных и внутренних труб водонагревателя. Наличие в трубах 1 и 2 спиралей 21 и 22 заставляет газовый поток при его движении завихряться и тем самым с большей вероятностью встретиться с водяными каплями или пленочным слоем воды. Вода струйками через отверстия 7 и 11 в верхних частях труб ударяется в их потолки и тонким пленочным слоем стекает в нижнюю часть труб. Из трубы 8 вода вырывается веером вниз и встречается с горячим газовым потоком, проходящим через трубы 2 и 1, нагревается и стекает в емкость 17 и далее в расходную емкость 19 на разбор потребителю. В период эксплуатации водонагревателя в нижней части крышки 12 и внизу емкости 17 скапливается шлам, в виде влажных сажевых включений, которые периодически удаляются через вентили 16 и 20. Наличие спиралей 22 и 23, выполненных на внутренних поверхностях труб 1 и 2, с повышенной шероховатостью, позволяет интенсифицировать процесс теплообмена между частицами горячего газа и частицами капелек воды и ее пленкой, спускающей вниз по внутренним поверхностям труб, доведя КПД до 85-90%. Диаметры отверстий во внутренних водораспределительных трубах увеличиваются по ходу движения холодной воды по ним.The water to be heated is supplied through a cold water pipeline (not shown) to pipe 5 and then to pipes 6, 8 and 10. A gas burner 3 is turned on and the external and internal pipes of the water heater are heated. The presence of spirals 21 and 22 in pipes 1 and 2 causes the gas stream to swirl during its movement and thereby more likely to meet with water drops or a film layer of water. Water streams through holes 7 and 11 in the upper parts of the pipes hits their ceilings and flows with a thin film layer into the lower part of the pipes. From the pipe 8, the water blows out fan-shaped and meets the hot gas stream passing through the pipes 2 and 1, heats up and flows into the tank 17 and then into the consumable tank 19 for analysis by the consumer. During the operation of the water heater, sludge accumulates in the lower part of the lid 12 and in the bottom of the tank 17 in the form of moist soot inclusions, which are periodically removed through valves 16 and 20. The presence of spirals 22 and 23, made on the inner surfaces of pipes 1 and 2, with increased roughness, allows you to intensify the heat transfer process between particles of hot gas and particles of water droplets and its film, which runs down the inner surfaces of the pipes, bringing the efficiency to 85-90%. The diameters of the holes in the internal water distribution pipes increase along the movement of cold water through them.

Предлагаемый водонагреватель компактен по конструкции, эффективен, прост в эксплуатации и ремонте, долговечен, не требует усиленной наружной теплоизоляции.The proposed water heater is compact in design, efficient, easy to operate and repair, durable, does not require enhanced external thermal insulation.

Claims

Contact-surface water heater containing external and internal pipes in the form of arcs, covers, corrugated pipe, spirals with increased surface roughness and a gas burner, characterized in that the lower outer pipe has a cross section that decreases in the direction of the gas burner installed from the pipe end, inside the outer pipes connected by a lid, cold water pipes connected to each other from a pipe connected to a water supply system are located, the upper horizontal pipe has an upper hour These are two parallel holes, the vertical pipe has holes made in a spiral upward, the lower horizontal pipe also has two rows of parallel holes facing the upper surface of the pipe, a cap is attached to the right of the upper pipe from the end, having a corrugated corner pipe fixed inside the pipe flange through the openings in it and pneumatically connected to the pipe, cover and chimney, outside the bottom of the horizontal pipe is rigidly installed capacity, communicated through a slot with the pipe, which hydra Personally, through the pipe, it is connected with a supply tank installed under the water heater.