RU2778804C1 - Heat transfer increaser device and boiler containing this device - Google Patents
Heat transfer increaser device and boiler containing this device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2778804C1 RU2778804C1 RU2022102786A RU2022102786A RU2778804C1 RU 2778804 C1 RU2778804 C1 RU 2778804C1 RU 2022102786 A RU2022102786 A RU 2022102786A RU 2022102786 A RU2022102786 A RU 2022102786A RU 2778804 C1 RU2778804 C1 RU 2778804C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aforementioned
- pipes
- boiler
- adjacent
- combustion products
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 48
- 210000003027 Ear, Inner Anatomy 0.000 claims abstract description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 241000555745 Sciuridae Species 0.000 claims abstract description 6
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 6
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 210000000614 Ribs Anatomy 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000789 fastener Substances 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000036633 rest Effects 0.000 description 1
- 239000004590 silicone sealant Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Изобретение относится к водогрейным котлам для нужд отопления и горячего водоснабжения объектов коммунального, бытового и производственного назначения.The invention relates to hot water boilers for the needs of heating and hot water supply of municipal, domestic and industrial facilities.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Известен водогрейный котел, содержащий корпус, имеющий боковую стенку и два закрывающих элемента, которые жестко соединены с разными концами боковой стенки и формируют вместе с ней внутреннее пространство котла [1]. Горелка котла [1] расположена во внутреннем пространстве корпуса и соединена с одним из закрывающих элементов. Теплообменник котла [1] расположен во внутреннем пространстве корпуса между боковой стенкой и горелкой так, что он задает окружающую горелку камеру сгорания и экранирует боковую стенку корпуса котла от лучистого излучения горелки. Между теплообменником и боковой стенкой корпуса котла [1] сформирован окружной канал для прохождения дымовых газов, образовавшихся в камере сгорания. Закрывающие элементы корпуса котла [1] выполнены так, что один из них образует входной коллектор для подвода подлежащего нагреву теплоносителя в котел, а другой выходной коллектор для отвода нагретого теплоносителя. Теплообменник котла [1] образован отдельными проточными в одном направлении трубками, каждая из которых одним концом подключена к входному коллектору, а другим концом - к выходному коллектору. Каждая труба теплообменника котла [1] имеет продолговатое поперечное сечение, продолговатые стороны которого задают расположенные напротив друг друга теплообменные поверхности. Теплообменник котла [1] выполнен в виде секторов, содержащих трубки, теплообменные поверхности которых преимущественно параллельны друг другу, каждая трубка сектора с продолговатым поперечным сечением имеет концы, один из которых обращен к горелке, а другой – к боковой стенке корпуса котла [1]. Теплообменные поверхности соседних трубок в секторе образуют непрерывный проходной канал для прохода дымовых газов из камеры сгорания в указанный окружной канал для дымовых газов, образованный между теплообменником и боковой стенкой корпуса котла.Known hot water boiler containing a housing having a side wall and two closing elements that are rigidly connected to different ends of the side wall and form with it the internal space of the boiler [1]. The boiler burner [1] is located in the inner space of the body and is connected to one of the closing elements. The boiler heat exchanger [1] is located in the internal space of the housing between the side wall and the burner so that it defines the combustion chamber surrounding the burner and shields the side wall of the boiler housing from the radiant radiation of the burner. Between the heat exchanger and the side wall of the boiler body [1], a circular channel is formed for the passage of flue gases formed in the combustion chamber. The closing elements of the boiler body [1] are designed so that one of them forms an inlet manifold for supplying the heat carrier to be heated into the boiler, and the other outlet manifold for the removal of the heated heat carrier. The boiler heat exchanger [1] is formed by separate flow tubes in one direction, each of which is connected at one end to the inlet manifold, and at the other end to the outlet manifold. Each tube of the boiler heat exchanger [1] has an elongated cross section, the elongated sides of which define heat exchange surfaces located opposite each other. The boiler heat exchanger [1] is made in the form of sectors containing tubes, the heat exchange surfaces of which are predominantly parallel to each other, each tube of the sector with an elongated cross section has ends, one of which faces the burner, and the other - to the side wall of the boiler body [1]. The heat exchange surfaces of adjacent tubes in the sector form a continuous flow channel for the passage of flue gases from the combustion chamber into the specified circumferential flue gas channel formed between the heat exchanger and the side wall of the boiler body.
Недостатками котла [1] являются:The disadvantages of the boiler [1] are:
1) Необходимость применения большого количества теплообменных трубок, что приводит к увеличению затрат на материалы, а также увеличивает вес котла [1].1) The need to use a large number of heat exchange tubes, which leads to an increase in the cost of materials, and also increases the weight of the boiler [1].
2) Расположение трубок по секторам необходимо для сближения трубок между собой, чтобы увеличить скорость уходящих газов для лучшей теплопередачи и возможности контролировать геометрию плоских теплообменных труб вследствие давления воды в них. Это приводит к необходимости в рамках каждого сектора приваривать трубки к трубной доске очень близко друг к другу, что очень трудоемко и усложняет контроль сварочных швов.2) The location of the tubes in sectors is necessary to bring the tubes closer to each other in order to increase the speed of the exhaust gases for better heat transfer and the ability to control the geometry of flat heat exchange tubes due to water pressure in them. This leads to the need within each sector to weld the tubes to the tube sheet very close to each other, which is very laborious and complicates the control of welds.
3) Также очень близкое расположение теплообменных трубок негативно влияет на срок службы котла [1]. Так как вода в трубах поднимается наверх под действием подъёмных сил вследствие нагрева воды, т. е. очень медленно, то при малейшем засорении одной из трубок возникнет разница температуры нагрева соседних трубок и, как следствие, разное удлинение труб. От разного давления на трубную доску, в которую приварены трубы теплообменника, в трубной доске возникает напряжение, которое через какое-то количество циклов приводит к образованию в ней микротрещин и выходу котла из строя. Расстояние между трубами рассчитывается на основании соответствующих хорошо известных методик и имеет минимальные допустимые значения. Чем меньше расстояние между соседними трубами, тем меньше срок службы котла.3) Also, a very close location of the heat exchange tubes negatively affects the life of the boiler [1]. Since the water in the pipes rises under the action of lifting forces due to heating of the water, i.e., very slowly, the slightest clogging of one of the pipes will cause a difference in the heating temperature of the neighboring pipes and, as a result, different elongation of the pipes. From different pressure on the tube plate, into which the heat exchanger pipes are welded, stress arises in the tube plate, which after a certain number of cycles leads to the formation of microcracks in it and the failure of the boiler. The distance between the pipes is calculated on the basis of appropriate well-known methods and has the minimum allowable values. The smaller the distance between adjacent pipes, the shorter the life of the boiler.
4) Необходимость близкого расположения труб в каждом секторе для увеличения теплообмена увеличивает сопротивление прохождения сгоревших газов, что приводит к необходимости применять горелки большей мощности. Увеличение же скорости прохождение в узкой щели между плоскими трубами может приводить к падению давления на стенки этих труб и ухудшению контакта молекул газов со стеками трубок (в силу эффекта Бернулли).4) The need for a close location of pipes in each sector to increase heat transfer increases the resistance to the passage of burnt gases, which leads to the need to use burners of greater power. An increase in the speed of passage in a narrow gap between flat pipes can lead to a drop in pressure on the walls of these pipes and a deterioration in the contact of gas molecules with stacks of tubes (due to the Bernoulli effect).
5) Также из-за секторного расположения трубок теплообменника между секторами появляются неиспользуемые площади, в которых установлены неохлаждаемые уголки для удержания плоских теплообменных труб от деформации вследствие давления воды в них. Используемые уголки должны быть жаропрочными и иметь достаточную толщину. Недостатком является то, что неэффективно используется площади котла, и в топочном пространстве котла [1] присутствуют элементы, не способствующие теплообмену.5) Also, due to the sectoral arrangement of the heat exchanger tubes, unused areas appear between the sectors, in which uncooled corners are installed to keep flat heat exchange tubes from deformation due to water pressure in them. The corners used must be heat-resistant and of sufficient thickness. The disadvantage is that the area of the boiler is used inefficiently, and in the furnace space of the boiler [1] there are elements that do not contribute to heat transfer.
6) Недостатком также является жесткое соединение боковой стенки к закрывающим снизу и сверху элементам котла [1]. Так как стенка котла [1] и трубки теплообменника расположены по длине в одном направлении и имеют различную температуру, то из-за разницы температуры в них возникает различное удлинение и при жестком закреплении стенки и труб возникает напряжение в элементах котла, которые также негативно влияют на срок службы котла. Также несъемная стенка котла [1] не позволяет производить оперативный осмотр, чистку и замену каких-то элементов теплообменника.6) The disadvantage is also the rigid connection of the side wall to the closing elements of the boiler from below and from above [1]. Since the boiler wall [1] and the heat exchanger tubes are located along the length in the same direction and have different temperatures, due to the temperature difference in them, a different elongation occurs and when the wall and pipes are rigidly fixed, stress occurs in the boiler elements, which also negatively affect boiler service life. Also, the non-removable wall of the boiler [1] does not allow for operational inspection, cleaning and replacement of some elements of the heat exchanger.
Также известна конструкция одноходового водогрейного котла, содержащего корпус, имеющий боковую стенку и два закрывающих элемента, которые жестко соединены с разными концами боковой стенки и формируют вместе с ней внутреннее пространство котла [2]. Котел [2] содержит горелку, расположенную во внутреннем пространстве корпуса и соединенную с одним из закрывающих элементов, теплообменник, расположенный во внутреннем пространстве корпуса между боковой стенкой корпуса и горелкой так, что он задает окружающую горелку камеру сгорания и экранирует боковую стенку корпуса котла от лучистого излучения горелки. Между теплообменником и боковой стенкой корпуса котла [2] сформирован окружной канал для прохождения дымовых газов, образовавшихся в камере сгорания. Закрывающие элементы корпуса выполнены так, что один из них образует входной коллектор для провода подлежащего нагреву теплоносителя в котел, а другой – выходной коллектор для отвода нагретого теплоносителя из котла. Теплообменник котла [2] образован отдельными проточными в одном направлении трубками, каждая из которых одним концом подключена к входному коллектору, а другим концом – к выходному коллектору. При этом каждая трубка теплообменника имеет продолговатое поперечное сечение, продолговатые стороны которого задают расположенные напротив друг друга продолговатые теплообменные поверхности, одна из которых обращена к горелке, а другая – к боковой стенке корпуса котла. При этом трубы котла [2] расположены так, что обращенная к горелке продолговатая теплообменная поверхность каждой трубы, по меньшей мере, частично перекрыта соседней трубой, причем обращенная к горелке теплообменная поверхность каждой трубы и перекрывающая ее соседняя труба своей обращенной к боковой стенке корпуса теплообменной поверхностью образуют непрерывный проходной канал для прохода дымовых газов из камеры сгорания в указанный окружной канал для дымовых газов, образованный между теплообменником и боковой стенкой корпуса котла [2].Also known is the design of a single-pass hot water boiler, containing a housing having a side wall and two closing elements that are rigidly connected to different ends of the side wall and form with it the internal space of the boiler [2]. The boiler [2] contains a burner located in the inner space of the housing and connected to one of the closing elements, a heat exchanger located in the inner space of the housing between the side wall of the housing and the burner so that it defines the combustion chamber surrounding the burner and screens the side wall of the boiler housing from radiant burner radiation. Between the heat exchanger and the side wall of the boiler body [2], a circumferential channel is formed for the passage of flue gases formed in the combustion chamber. The closing elements of the body are designed so that one of them forms an inlet manifold for the wire of the coolant to be heated to the boiler, and the other forms an outlet manifold for removing the heated coolant from the boiler. The boiler heat exchanger [2] is formed by separate flow tubes in one direction, each of which is connected to the inlet manifold at one end and to the outlet manifold at the other end. In this case, each tube of the heat exchanger has an elongated cross section, the elongated sides of which define elongated heat exchange surfaces located opposite each other, one of which is facing the burner, and the other is facing the side wall of the boiler body. In this case, the pipes of the boiler [2] are located so that the elongated heat exchange surface of each pipe facing the burner is at least partially blocked by the adjacent pipe, and the heat exchange surface of each pipe facing the burner and the neighboring pipe overlapping it with its heat exchange surface facing the side wall of the casing form a continuous passage channel for the passage of flue gases from the combustion chamber into the specified circumferential flue gas channel formed between the heat exchanger and the side wall of the boiler body [2].
Выполнение теплообменника из множества отдельных труб с продолговатым сечением, а также наличие каналов между трубами для прохождения продуктов сгорания из камеры сгорания в окружной канал, позволяют значительно увеличить теплообменную поверхность. При этом наличие подобных каналов, имеющих относительно большую протяженность в продольном направлении котла [2], обеспечивает связь между камерой сгорания и окружным каналом для дымовых газов без необходимости изменения направления движения дымовых газов на противоположное.The execution of the heat exchanger from a plurality of individual pipes with an elongated cross section, as well as the presence of channels between the pipes for the passage of combustion products from the combustion chamber into the circumferential channel, can significantly increase the heat exchange surface. At the same time, the presence of such channels, which have a relatively large length in the longitudinal direction of the boiler [2], provides a connection between the combustion chamber and the circumferential flue gas channel without the need to change the direction of flue gas movement to the opposite.
Таким образом, необходимая тепловая мощность котла [2] достигается за счет нагрева теплоносителя как излучения горелки, так и конвективного тепла дымовых газов.Thus, the required thermal power of the boiler [2] is achieved by heating the coolant both from the burner radiation and from the convective heat of flue gases.
Кроме того, использование указанной одноходовой системы котла [2] уменьшает внутреннее гидравлическое сопротивление теплообменника и тем самым позволяет использовать менее мощные насосы для циркуляции теплоносителя. Этот эффект снижения гидравлического сопротивления усиливается за счет выполнения теплообменника из множества однопроточных трубок, которые создают существенное общее проточное сечение теплообменника, что позволяет уменьшить скорость движения теплоносителя внутри теплообменника, вследствие чего более тяжелые частицы шлама оседают под действием силы тяжести во входном коллекторе, значительно снижая засорение труб теплообменника, облегчая чистку теплообменника и увеличивая периоды между техническим обслуживанием.In addition, the use of the specified one-pass boiler system [2] reduces the internal hydraulic resistance of the heat exchanger and thus allows the use of less powerful pumps for the circulation of the coolant. This drag reduction effect is enhanced by the heat exchanger being made of multiple single-flow tubes that create a significant overall heat exchanger flow area, which allows the heat transfer medium to move faster within the heat exchanger, whereby heavier sludge particles settle by gravity in the inlet manifold, significantly reducing clogging. pipes of the heat exchanger, facilitating the cleaning of the heat exchanger and increasing the periods between maintenance.
Однако, частичное перекрытие теплообменных труб с образованием проходных каналов между теплообменными поверхностями соседних труб приводит к тому, что на входе в такие проходные каналы со стороны горелки продукты сгорания имеют значительную концентрацию и максимальную скорость движения, а на выходе из проходных каналов в окружной канал продукты сгорания двигаются только вдоль той части теплообменной трубы, которая не перекрыта соседней трубой, то есть подвергаются рассеиванию с уменьшением скорости их движения. Это приводит к тому, что максимально нагреваются только те части соседних теплообменных труб, которые образуют проходные каналы для концентрированного и скоростного движения продуктов сгорания, то есть перекрывают друг друга. Части каждой теплообменной трубы, не перекрытые соседней трубой, прогреваются в меньшей степени. В таком случае для равномерного нагрева всей поступающей в теплообменные трубы воды требуется либо более длительный промежуток времени, либо увеличение мощности котла.However, the partial overlap of the heat exchange tubes with the formation of passage channels between the heat exchange surfaces of adjacent tubes leads to the fact that at the inlet to such passage channels from the side of the burner, the combustion products have a significant concentration and maximum speed of movement, and at the exit from the passage channels into the circumferential channel, the combustion products move only along that part of the heat exchange tube that is not blocked by the neighboring tube, that is, they are subjected to dispersion with a decrease in the speed of their movement. This leads to the fact that only those parts of adjacent heat exchange tubes that form passage channels for concentrated and high-speed movement of combustion products are heated to the maximum, that is, they overlap each other. The parts of each heat exchange tube that are not covered by the neighboring tube are heated to a lesser extent. In this case, for uniform heating of all the water entering the heat exchange tubes, either a longer period of time or an increase in boiler power is required.
Также для достижения достаточной теплопередачи необходимо максимально близко располагать трубы относительно друг друга, что приводит к сложности изготовления котла и его недолговечности из-за малого расстояния между трубами, уменьшающего выносливость к цикловым нагрузкам металла трубной решетки, к которой приварены теплообменные трубы.Also, in order to achieve sufficient heat transfer, it is necessary to place the pipes as close as possible relative to each other, which leads to the complexity of manufacturing the boiler and its fragility due to the small distance between the pipes, which reduces the resistance to cyclic loads of the metal of the tube sheet, to which the heat exchange pipes are welded.
Жесткое закрепление стенки котла [2] к закрывающим нижнему и верхнему элементам также не способствует долговечности котла в связи с возникающими напряжениями в теплообменнике из-за разницы температуры труб теплообменника и боковой стенкой. Также жесткое закрепление стенки к теплообменнику препятствует быстрому осмотру, очистке котла [2] от сажи и при необходимости ремонту.Rigid fastening of the boiler wall [2] to the closing lower and upper elements also does not contribute to the durability of the boiler due to the stresses arising in the heat exchanger due to the temperature difference between the heat exchanger pipes and the side wall. Also, rigid fastening of the wall to the heat exchanger prevents quick inspection, cleaning of the boiler [2] from soot and, if necessary, repair.
Указанные недостатки свидетельствуют о недостаточной эффективности такой конструкции водогрейного котла [2].These shortcomings indicate the lack of efficiency of such a design of a hot water boiler [2].
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION
Терминам и выражениям, использованным в настоящем тексте, придается следующий смысл.The terms and expressions used in this text are given the following meaning.
«Лабиринтные ходы» – ходы для продуктов сгорания, в которых, траектория продуктов сгорания, по меньшей мере, на одном отрезке пути от проксимальной к дистальной части канала, отклоняется от прямой. Предпочтительно, когда на пути от проксимальной к дистальной части канала продукты сгорания, по меньшей мере, дважды меняют свое направление и движутся сначала в одном латеральном направлении, а потом в другом латеральном направлении."Labyrinth passages" - passages for combustion products, in which the trajectory of combustion products, at least on one segment of the path from the proximal to the distal part of the channel, deviates from a straight line. Preferably, on the way from the proximal to the distal part of the channel, the combustion products change their direction at least twice and move first in one lateral direction and then in the other lateral direction.
Под сборкой в виде «беличьего колеса» понимается сборка, чьи боковые границы в основном образованы продольно-вытянутыми трубами, - расположенными на периферии продольной центральной полости, а торцы – коллекторами, расположенными в основном в поперечном направлении.Under the assembly in the form of a "squirrel wheel" is understood as an assembly, whose side boundaries are mainly formed by longitudinally elongated pipes - located on the periphery of the longitudinal central cavity, and the ends - by collectors located mainly in the transverse direction.
Под «перемычками» понимаются конструктивные элементы, соединяющие перегородки меду собой в единую конструкцию.Under the "jumpers" are understood the structural elements that connect the partitions to each other into a single structure.
Под «проксимальным» концом понимается конец, расположенный ближе к горелке.By "proximal" end is meant the end closest to the burner.
Под «дистальным» концом понимается конец, расположенный дальше от горелки.By "distal" end is meant the end farthest from the burner.
Технической проблемой изобретения является интенсификация теплопередачи в котлах с теплообменными трубами, расположенными вокруг горелки наподобие беличьего колеса.The technical problem of the invention is the intensification of heat transfer in boilers with heat exchange tubes located around the burner like a squirrel wheel.
Технический результат состоит в том, что интенсивность теплопередачи повышена за счет того, что продукты сгорания направляют по лабиринтному каналу, имеющему большую площадь теплообмена (по сравнению с трубами), без внесения изменений в конструкцию и форму самих труб (отсутствует необходимость в профилировании их поверхности), при этом элементы, обеспечивающие интенсификацию теплообмена легко монтируются и демонтируются (например, для очистки), не ослабляют конструкцию (наоборот, общая прочность сборки увеличивается).The technical result consists in the fact that the intensity of heat transfer is increased due to the fact that the combustion products are directed through a labyrinth channel with a large heat exchange area (compared to pipes), without making changes to the design and shape of the pipes themselves (there is no need for profiling their surface) , while the elements that provide heat transfer intensification are easily mounted and dismantled (for example, for cleaning), do not weaken the structure (on the contrary, the overall strength of the assembly increases).
Вышеуказанная задача обеспечивается за счет того, что предлагаемое устройство для интенсификации теплопередачи, выполнено с возможностью установки между плоскими гранями соседних труб теплообменника, при этом вместе с упомянутыми плоскими гранями соседних труб оно образует, по меньшей мере, один лабиринтный канал для продуктов сгорания, имеющий проксимальный конец с входным отверстием для продуктов сгорания, дистальный конец с выходным отверстием для продуктов сгорания, боковые стенки, образуемые упомянутыми плоскими гранями соседних труб, и, по меньшей мере, одну перегородку, расположенную таким образом, чтобы обеспечить, по меньшей мере, один изгиб упомянутого лабиринтного канала.The above task is achieved due to the fact that the proposed device for intensifying heat transfer is made with the possibility of installation between the flat faces of adjacent pipes of the heat exchanger, while together with the said flat faces of neighboring pipes it forms at least one labyrinth channel for combustion products, having a proximal an end with an inlet for combustion products, a distal end with an outlet for combustion products, side walls formed by said flat faces of adjacent pipes, and at least one partition located so as to provide at least one bend of said labyrinth canal.
Для обеспечения механической прочности устройства, вышеупомянутые перегородки могут быть соединены между собой перемычками. Помимо механической, перемычки отчасти могут выполнять и теплообменную функцию, особенно, если их сечение, площадь контакта с продуктами сгорания и с трубами достаточно велики. Форма перемычек может быть различной.To ensure the mechanical strength of the device, the aforementioned partitions can be interconnected by bridges. In addition to mechanical, jumpers can partly perform a heat exchange function, especially if their cross section, the area of contact with combustion products and pipes are large enough. The shape of the jumpers can be different.
В одном из наиболее простых вариантов воплощения, вышеупомянутые перемычки могут представлять собой стержни, продетые через отверстия в вышеупомянутых перегородках.In one of the simplest embodiments, the aforementioned webs may be rods threaded through holes in the aforementioned baffles.
В еще более простом варианте воплощения вышеупомянутые перемычки представляют собой продольно-вытянутые стержнеобразные элементы, отлитые за одно целое с вышеупомянутыми перегородками.In an even simpler embodiment, said webs are longitudinally elongated rod-like elements molded in one piece with said webs.
В более сложном варианте воплощения, вышеупомянутые, перемычки представляют собой группы пластинчатых элементов, имеющих первый боковой торец, предназначенный для контакта с одной упомянутой трубой, второй боковой торец, расположенный напротив упомянутого первого бокового торца и предназначенный для контакта с другой упомянутой трубой, проксимальный торец, и дистальный торец, расположенный напротив упомянутого проксимального торца. Чем больше соотношение перемычек и перегородок, тем выше будет прочность устройства и, тем важнее будет вклад перемычек в теплообмен.In a more complex embodiment, the aforementioned bridges are groups of plate elements having a first side end intended for contact with one said pipe, a second side end located opposite said first side end and intended for contact with another said pipe, a proximal end, and a distal end located opposite said proximal end. The greater the ratio of bridges and partitions, the higher will be the strength of the device and the more important will be the contribution of bridges to heat transfer.
В предпочтительном варианте воплощения, вышеупомянутые перемычки имеют трапециевидную форму в плане. Такая форма позволяет устанавливать устройство внатяг, задвигая его между двух труб наподобие клина.In a preferred embodiment, said webs are trapezoidal in plan. This form allows you to install the device in tension, sliding it between two pipes like a wedge.
Расположение перемычек, в том числе плоских, может быть различным.The location of jumpers, including flat ones, can be different.
В одном из наиболее простых вариантов воплощения, вышеупомянутые перемычки расположены параллельно друг другу. Этот вариант является наиболее подходящим для изготовления устройств методом литья.In one of the simplest embodiments, the aforementioned bridges are arranged parallel to each other. This option is the most suitable for the manufacture of devices by casting.
Взаимная ориентация перемычек, в том числе плоских, и труб, может быть различной.The mutual orientation of jumpers, including flat ones, and pipes can be different.
В наиболее простом варианте воплощения, двугранный угол между вышеупомянутыми перемычками и вышеупомянутыми плоскими гранями соседних труб представляет собой прямой угол.In the simplest embodiment, the dihedral angle between the aforementioned webs and the aforementioned flat faces of adjacent pipes is a right angle.
В более сложном варианте воплощения, двугранный угол между вышеупомянутыми перемычками и вышеупомянутыми плоскими гранями соседних труб отличается от прямого угла.In a more complex embodiment, the dihedral angle between the aforementioned webs and the aforementioned flat faces of adjacent pipes is different from a right angle.
Взаимная ориентация перемычек, в том числе плоских, и кратчайшим направлением движения продуктов сгорания также может быть различной.The mutual orientation of the jumpers, including flat ones, and the shortest direction of movement of the combustion products can also be different.
В наиболее простом варианте воплощения, угол между вышеупомянутыми перемычками и воображаемым кратчайшим направлением движения продуктов сгорания составляет 180 градусов.In the simplest embodiment, the angle between the aforementioned bridges and the imaginary shortest direction of movement of the combustion products is 180 degrees.
В более сложном варианте воплощения угол между вышеупомянутыми перемычками и воображаемым кратчайшим направлением движения продуктов сгорания отличается от 180 градусов. В пределе этот угол может достигать 90 градусов.In a more complex embodiment, the angle between the aforementioned bridges and the imaginary shortest direction of movement of the combustion products is different from 180 degrees. In the limit, this angle can reach 90 degrees.
Лабиринтную форму канала можно обеспечить за счет различных приемов, например, варьируя длину и расположение перегородок.The labyrinth shape of the channel can be provided by various techniques, for example, by varying the length and location of the partitions.
В одном случае, плоскость лабиринтных каналов будет ориентирована поперек оси труб. Например, в одной из наиболее простых форм выполнения, один конец вышеупомянутой перегородки расположен заподлицо с боковыми торцами вышеупомянутых перемычек, между которыми он расположен, а другой конец - с зазором относительно боковых торцов вышеупомянутых перемычек, между которыми он расположен.In one case, the plane of the labyrinth channels will be oriented across the axis of the pipes. For example, in one of the simplest forms of execution, one end of the aforementioned partition is flush with the side ends of the aforementioned jumpers, between which it is located, and the other end is with a gap relative to the side ends of the aforementioned jumpers, between which it is located.
В другом случае, плоскость лабиринтных каналов может быть ориентирована преимущественно вдоль направления труб. Например, в одной из предпочтительных форм выполнения, вышеупомянутые перегородки выполнены таким образом, что они практически полностью перекрывают просвет канала между упомянутыми плоскими гранями труб на всю его площадь, за исключением участков, выполненных с зазором относительно вышеупомянутых перемычек, обеспечивающих проход продуктов сгорания в проксимально-дистальном направлении.Alternatively, the plane of the labyrinth channels may be oriented predominantly along the direction of the pipes. For example, in one of the preferred forms of execution, the aforementioned partitions are made in such a way that they almost completely block the lumen of the channel between the said flat edges of the pipes over its entire area, with the exception of sections made with a gap relative to the aforementioned bridges, which ensure the passage of combustion products in the proximal distal direction.
С увеличением количества перегородок увеличивается полнота извлечения тепла из продуктов сгорания. В связи с этим предпочтительно, когда между соседними вышеупомянутыми перемычками располагается, по меньшей мере, две вышеупомянутые перегородки, при этом вышеупомянутые зазоры соседних перегородок располагаются вблизи противолежащих боковых торцов вышеупомянутых перемычек. Таким образом, продукты сгоранию движутся по лабиринту, каналы в котором образованы соседними перегородками и стенками труб, а переток между каналами с изменением направления движения продуктов сгорания осуществляются через упомянутые зазоры.With an increase in the number of partitions, the completeness of heat extraction from combustion products increases. In this regard, it is preferable when at least two of the aforementioned partitions are located between adjacent aforementioned webs, while the aforementioned gaps of adjacent partitions are located near the opposite side ends of the aforementioned webs. Thus, the combustion products move through the labyrinth, the channels in which are formed by adjacent partitions and pipe walls, and the flow between the channels with a change in the direction of movement of the combustion products is carried out through the mentioned gaps.
Вышеупомянутые перегородки, в одном из возможных вариантов воплощения, могут иметь ширину меньше расстояния между вышеупомянутыми плоскими гранями соседних труб таким образом, чтобы обеспечить проход для продуктов сгорания.The aforementioned baffles, in one of the possible embodiments, may have a width less than the distance between the aforementioned flat edges of adjacent pipes in such a way as to provide a passage for the combustion products.
Ориентация перегородок относительно воображаемого кратчайшего направления движения продуктов сгорания может быть различной.The orientation of the baffles relative to the imaginary shortest direction of movement of the combustion products can be different.
В наиболее простом варианте воплощения, плоскости вышеупомянутых перегородок ориентированы, по существу, перпендикулярно к воображаемому кратчайшему направлению движения продуктов сгорания между вышеупомянутыми трубами.In the simplest embodiment, the planes of the aforementioned baffles are oriented essentially perpendicular to the imaginary shortest direction of movement of the combustion products between the aforementioned pipes.
В более сложном варианте воплощения угол между плоскостями вышеупомянутых перегородок и воображаемым кратчайшим направлением движения продуктов сгорания между вышеупомянутыми трубами может отличаться от прямого. В предельном случае этот угол составляет 180 градусов, и в промежутках между перегородками продукты сгорания будут двигаться по лабиринту, находящемуся в плоскости труб, главным образом вдоль оси труб.In a more complex embodiment, the angle between the planes of the aforementioned baffles and the imaginary shortest direction of movement of the combustion products between the aforementioned pipes may differ from a straight one. In the limiting case, this angle is 180 degrees, and in the gaps between the partitions, the combustion products will move along the labyrinth located in the plane of the pipes, mainly along the axis of the pipes.
В одном из особенно предпочтительных вариантов воплощения устройство предназначено для установки между трубами внатяг. Такое соединение упрощает конструкцию, позволяет избежать применения каких-либо дополнительных крепежных средств.In one particularly preferred embodiment, the device is designed to be installed between pipes under tension. This connection simplifies the design, avoids the use of any additional fasteners.
Форма труб, в сочетании с которыми может быть использовано устройство может варьировать. Важным моментом является лишь наличие двух более или менее плоских граней, которые делают возможным установку устройств между соседними трубами внатяг аналогично клину. Для чего важно, чтобы полость межтрубного промежутка расширялась в проксимально-дистальном направлении и не имела выступов и поднутрений, препятствующих вставке устройства.The shape of the pipes in combination with which the device can be used may vary. An important point is only the presence of two more or less flat edges, which make it possible to install devices between adjacent pipes in tension, similar to a wedge. Why is it important that the cavity of the annular space expands in the proximal-distal direction and does not have protrusions and undercuts that prevent insertion of the device.
Строго говоря, форма граней может слегка отклоняться от плоскостности, однако, чем сильнее будет такое отклонение, тем сложнее обеспечить большую площадь контакта устройства с ними.Strictly speaking, the shape of the faces may slightly deviate from flatness, however, the stronger such a deviation is, the more difficult it is to provide a large area of contact between the device and them.
В этой связи под «плоской» формой граней в настоящем описании понимается такая форма, которая обеспечивает значительную площадь соприкосновения между устройством и трубой и возможность установки по методу клина. С учетом этого критерия, например, цилиндрическую боковую поверхность труб нельзя назвать «плоской», так как площадь соприкосновения детали, устанавливаемой по методу клина между цилиндрическими трубами даже в предельном случае будет меньше половины площади боковой поверхности цилиндра, тогда как в случае, если поверхности выполнены плоскими (или конгруэнтными), площадь соприкосновения деталей при увеличении длины поперечного сечения в проксимально-дистальном направлении стремится к полной площади боковой поверхности.In this regard, the "flat" shape of the edges in the present description refers to a shape that provides a significant area of contact between the device and the pipe and the possibility of installation by the wedge method. Taking into account this criterion, for example, the cylindrical side surface of the pipes cannot be called “flat”, since the contact area of the part installed by the wedge method between the cylindrical pipes, even in the limiting case, will be less than half the area of the side surface of the cylinder, while if the surfaces are made flat (or congruent), the area of contact of the parts with an increase in the length of the cross section in the proximal-distal direction tends to the full area of the lateral surface.
С учетом сказанного, чем более вытянутыми являются трубы в поперечном сечении, тем большую площадь теплообмена можно обеспечить с помощью предлагаемого устройства как за счет увеличения площади контакта между трубами и устройством, так и за счет длины лабиринтного канала. В этой связи предпочтительно, когда вышеупомянутые трубы имеют продолговатое поперечное сечение. Еще более предпочтительно, когда длина поперечного сечения упомянутых труб, по меньшей мере, в два раза больше ширины их поперечного сечения.In view of the foregoing, the more elongated the pipes are in cross section, the greater the heat exchange area can be provided using the proposed device, both by increasing the contact area between the pipes and the device, and due to the length of the labyrinth channel. In this regard, it is preferable that the aforementioned pipes have an elongated cross section. Even more preferably, when the length of the cross-section of said pipes is at least twice the width of their cross-section.
При этом желательно, чтобы трубы были сравнительно тонкостенными, чтобы обеспечить их небольшую деформацию при установке устройств и более плотное примыкание. Кроме того, механические напряжения в тонкостенных трубах при тепловом расширении, не достигают критических значений и не способны разрушить предлагаемые устройства для интенсификации теплообмена.At the same time, it is desirable that the pipes be relatively thin-walled in order to ensure their slight deformation during the installation of devices and a tighter abutment. In addition, mechanical stresses in thin-walled pipes during thermal expansion do not reach critical values and are not capable of destroying the proposed devices for heat transfer intensification.
В предпочтительной форме выполнения продольные оси вышеупомянутых труб, являются по существу, параллельными.In a preferred embodiment, the longitudinal axes of the aforementioned pipes are substantially parallel.
Еще более предпочтительно, когда трубы и коллекторы теплообменника распложены в виде беличьего колеса.Even more preferably, the tubes and headers of the heat exchanger are arranged in a squirrel-like arrangement.
Устройство может быть изготовлено из различных металлов и сплавов, однако предпочтительным является алюминий и его сплавы, которые обладают более высоким коэффициентом теплопроводности, по сравнению с аустенитными или углеродистыми сталями, из которых изготавливают трубы теплообменников и не поддаются коррозии в среде продуктов сгорания.The device can be made of various metals and alloys, but aluminum and its alloys are preferred, which have a higher thermal conductivity compared to austenitic or carbon steels, which are used to make heat exchanger pipes and do not corrode in the environment of combustion products.
В наиболее предпочтительной форме выполнения устройство является цельнолитым. В этом случае процесс его изготовления легко масштабируется и требует минимального количества операций и ручного труда.In the most preferred embodiment, the device is one-piece. In this case, the manufacturing process is easily scalable and requires a minimum number of operations and manual labor.
Использование устройства позволяет создавать котлы с меньшим количеством теплообменных трубок и/или с меньшей их толщиной, при этом трубки могут быть равномерно расположены по всей площади, а между ними может быть обеспечено достаточное расстояние для увеличения срока службы котла (слишком частое расположение трубок, которое необходимо для достижения сопоставимой тепловой эффективности приводит к сокращению промежутков между трубами, ослаблению трубной решетки, увеличению длины стыков между трубами и коллекторами).The use of the device makes it possible to create boilers with fewer heat exchange tubes and/or with a smaller thickness, while the tubes can be evenly spaced over the entire area, and sufficient distance can be provided between them to increase the life of the boiler (too frequent arrangement of tubes, which is necessary to achieve comparable thermal efficiency leads to a reduction in the gaps between the pipes, weakening the tube sheet, increasing the length of the joints between pipes and headers).
В еще одном своем аспекте изобретение относится к водогрейному котлу, содержащему:In yet another aspect, the invention relates to a hot water boiler comprising:
корпус (10) иbody (10) and
теплообменник из нержавеющей стали;stainless steel heat exchanger;
упомянутый теплообменник содержит:said heat exchanger comprises:
трубы (7), имеющие, по меньшей мере, две несмежные, по существу, плоские грани,pipes (7) having at least two non-adjacent, essentially flat faces,
первый коллектор (3),first collector (3),
второй коллектор (5);the second collector (5);
упомянутые трубы (7) одним своим концом соединены с упомянутыми первым коллектором (3), а другим своим концом — с упомянутым вторым коллектором (5), образуя сборку в виде беличьего колеса,said pipes (7) are connected at one end to said first manifold (3), and at their other end to said second manifold (5), forming an assembly in the form of a squirrel wheel,
в зазоре между соседними трубами установлены вышеописанные устройства для интенсификации теплопередачи.in the gap between adjacent pipes, the above-described devices for intensifying heat transfer are installed.
В вышеописанном котле, по меньшей мере, частично устраняются недостатки известных котлов [1] и [2].The boiler described above at least partially eliminates the shortcomings of known boilers [1] and [2].
В одной из особенно предпочтительных форм выполнения, вышеупомянутые трубы ориентированы вертикально.In one particularly preferred form of execution, the aforementioned tubes are oriented vertically.
В одной из предпочтительных форм выполнения коллекторы вышеупомянутого котла имеют форму замкнутого или незамкнутого кольца или обечайки, или являются составными из кольцевых секторов, соединенных между собою дополнительными коллекторами.In one of the preferred forms of execution, the headers of the aforementioned boiler are in the form of a closed or open ring or shell, or are composite of annular sectors interconnected by additional headers.
В еще одной предпочтительной форме выполнения продолжения плоскостей граней вышеупомянутых смежных труб, сходятся в линию, по существу совпадающую с продольной осью котла (аналогично котлу [1]).In another preferred form of execution, the continuation of the planes of the faces of the aforementioned adjacent pipes converge into a line essentially coinciding with the longitudinal axis of the boiler (similar to the boiler [1]).
В альтернативной форме выполнения, продолжения плоскостей граней вышеупомянутых смежных труб, непараллельны друг другу и сходятся в линию, расположенную на удалении от продольной оси котла (аналогично котлу [2]).In an alternative form of execution, the continuation of the planes of the faces of the above-mentioned adjacent pipes are not parallel to each other and converge into a line located at a distance from the longitudinal axis of the boiler (similar to the boiler [2]).
Вышеупомянутый корпус (10) может включать обечайку, выполненную съемной. Предпочтительно, когда один конец вышеупомянутой обечайки жестко зафиксирован относительно одного из вышеупомянутых коллекторов, а другой конец выполнен с возможностью скольжения относительно другого коллектора в продольном направлении. Это позволяет снизить напряжение в конструкции при тепловом расширении труб, упростить осмотр, очистку котла от сажи и при необходимости ремонт.The above-mentioned body (10) may include a shell made removable. Preferably, one end of said shell is rigidly fixed relative to one of the said manifolds, and the other end is slidable relative to the other manifold in the longitudinal direction. This reduces the stress in the structure during thermal expansion of the pipes, simplifies inspection, cleaning the boiler from soot and, if necessary, repairs.
Конструкция и принцип работы будут проиллюстрированы ниже на примере схематичных изображений некоторых конкретных вариантов воплощения и их более подробного описания.The construction and principle of operation will be illustrated below by means of schematic drawings of some specific embodiments and their more detailed description.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES OF THE DRAWINGS
На фиг. 1 показан котел в аксонометрия котла, вид спереди.In FIG. 1 shows the boiler in a perspective view of the boiler, front view.
На фиг. 2 показан вид котла спереди.In FIG. 2 shows a front view of the boiler.
На фиг. 3 в аксонометрии схематично показан разрез котел со снятым кожухом теплообменника.In FIG. 3 is a perspective view showing a schematic section of the boiler with the heat exchanger casing removed.
На фиг. 4 показан разрез А-А.In FIG. 4 shows section A-A.
На фиг. 5 показан разрез Б-Б.In FIG. 5 shows section B-B.
На фиг. 6 показан вид В.In FIG. 6 shows view B.
На фиг. 7 Аксонометрия элемента устройства интенсификации с ребрами и перегородками.In FIG. 7 Axonometry of an element of the intensification device with ribs and baffles.
На фиг. 8 Аксонометрия трубы теплообменника.In FIG. 8 Axonometric view of the heat exchanger tube.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Как показано на фиг. 1-6 предлагаемый теплообменник состоит из верхнего (5) и нижнего (3) коллекторов, имеющих в целом форму кольца. Коллекторы образованы трубной решеткой (17), внутренней обечайкой (15), наружной обечайкой (16) и плоской крышкой (14). Продолговатые в поперечном сечении теплообменные трубы (7) в котле приварены к трубным решеткам коллекторов (17) таким образом, что они трубки располагаются по окружности вокруг топки на расстоянии друг от друга. Длинная ось поперечного сечения труб лежит на воображаемых радиальных лучах, исходящих из центра окружности. Трубы имеют одинаковое продолговатое поперечное сечение и расположены на одинаковом расстоянии от центра окружности. Их боковые поверхности являются по существу плоскими, с небольшим уклоном, обеспечивающим расширение межтрубного промежутка в проксимально-дистальном направлении. В образованные промежутки между трубками установлены устройства нтенсификации теплопередачи (13). Эти устройства выполнены из алюминия или его сплавов и имеют перемычки и/или перегородки, плотно прижатые к стенкам труб. Устройства устанавливают внатяг таким образом, что стенки труб слегка деформируются. Устройства удерживаются в межтрубных промежутках за счет силы трения, которая лишь увеличивается при тепловом расширении.As shown in FIG. 1-6, the proposed heat exchanger consists of an upper (5) and lower (3) collectors, having a generally annular shape. The collectors are formed by a tube sheet (17), an inner shell (15), an outer shell (16) and a flat cover (14). The heat-exchange tubes (7) oblong in cross-section in the boiler are welded to the tube sheets of the collectors (17) in such a way that the tubes are arranged in a circle around the furnace at a distance from each other. The long axis of the cross section of the pipes lies on imaginary radial rays emanating from the center of the circle. The pipes have the same elongated cross section and are located at the same distance from the center of the circle. Their lateral surfaces are essentially flat, with a slight slope, allowing the expansion of the annulus in the proximal-distal direction. Heat transfer intensification devices (13) are installed in the formed gaps between the tubes. These devices are made of aluminum or its alloys and have lintels and/or baffles pressed tightly against the pipe walls. The devices are installed in such a way that the walls of the pipes are slightly deformed. The devices are held in the annular spaces due to the friction force, which only increases with thermal expansion.
Кожух (10) котла выполнен съемным в виде обечайки с отбортовками наружу. В отбортовках кожуха (10) выполнены отверстия для крепления болтами. Кожух (10) надет на теплообменник сверху. По мере опускания он упирается на выступающую за пределы внешней обечайки нижнего коллектора (3) плоскость крышки нижнего коллектора, в которой выполнены отверстия для закрепления нижней отбортовки кожуха к нижней части теплообменника. В верхней части кожуха (10) отбортовка и выступающая за пределы внешней обечайки плоскость верхней части верхнего коллектора (5) расположенны на одном уровне и соединены между собой пластинами с отверстиями для болтов, которыми прижимается прокладка расположенная на верхней части отбортовки кожуха и выступающей плоскости верхней части верхнего коллектора (5). Обе отбортовки герметизированы с верхним и нижним коллекторами силиконовым герметиком или прокладками. При линейном удлинении кожух теплообменника компенсирует напряжения за счет прямых участков отбортовок которые работают как «гармошка».The casing (10) of the boiler is made removable in the form of a shell with flares outwards. Holes for fastening with bolts are made in the flanges of the casing (10). The casing (10) is put on the heat exchanger from above. As it lowers, it rests on the plane of the lower collector cover protruding beyond the outer shell (3), in which holes are made for fixing the lower flanging of the casing to the lower part of the heat exchanger. In the upper part of the casing (10), the flanging and the plane of the upper part of the upper collector (5) protruding beyond the outer shell are located at the same level and are interconnected by plates with bolt holes that press the gasket located on the upper part of the flanging of the casing and the protruding plane of the upper part upper manifold (5). Both flanges are sealed with top and bottom manifolds with silicone sealant or gaskets. With linear elongation, the heat exchanger shell compensates for stresses due to straight sections of flanges that work like an "accordion".
В камеру верхнего коллектора (5) приварен патрубок подачи (4) и патрубок для удаления воздуха из теплообменника. В камеру нижнего коллектора (3) приварен патрубок обратки (2) и патрубок для слива воды.A supply pipe (4) and a pipe for removing air from the heat exchanger are welded into the chamber of the upper collector (5). A return pipe (2) and a pipe for draining water are welded into the chamber of the lower collector (3).
На крышке верхнего коллектора (5) установлена горелка с вентилятором (1). Сама горелочная часть (18) горелки расположена в топочном пространстве, образованном продолговатыми трубами (7) и установленными между ними устройствами (13) из алюминия или его сплавов и также сверху верхним коллектором (5), а снизу - нижнем коллектором (3). В нижнем коллекторе (3) во внутреннем пространстве внутренней обечайки установлена негорючая теплоизоляция (19).A burner with a fan (1) is installed on the cover of the upper collector (5). The burner part (18) of the burner itself is located in the furnace space formed by elongated pipes (7) and devices (13) made of aluminum or its alloys installed between them, and also from above by the upper manifold (5), and from below by the lower manifold (3). Non-combustible heat insulation (19) is installed in the lower manifold (3) in the inner space of the inner shell.
Котел с устройствами (13) работает следующим образом:Boiler with devices (13) works as follows:
Газ сгорает в горелке (1, 18) с образованием тепла в виде лучистой энергии и дымовых газов. Лучистая энергия передается трубным решеткам (17) нижнего (3) и верхнего (5) коллекторов и расположенным во внутренней части топки теплообменным трубам (7). Затем сгоревшие газы поступают в устройства (13) из алюминия или его сплавов, в которых сгоревшие газы, перемещаясь от проксимального к дистальному концу лабиринтных каналов по зигзагообразной траектории передают тепло теплообменным трубам и устройству (13), а те, в свою очередь – теплообменным трубам. Выходя из лабиринтных каналов на дистальных концах устройств (13) продукты сгорания перемещаются в пространство (8) между кожухом (10) теплообменника и внешней от топки частью теплообменных трубок, при этом в процессе движения максимально отдавая тепло напрямую стенкам теплообменных трубок и ребрам элементов, которые, за счет контакта со стенками трубок также передают свое тепло теплоносителю. Применение устройств (13) значительно увеличивает теплопередачу от продуктов сгорания теплоносителю, за счет высокой теплопроводности алюминия и его сплавов, за счет увеличения площади теплопередачи и замедления скорости прохода потока продуктов сгорания через межтрубное пространство.The gas burns in the burner (1, 18) with the formation of heat in the form of radiant energy and flue gases. The radiant energy is transferred to the tube sheets (17) of the lower (3) and upper (5) collectors and to the heat exchange tubes (7) located in the inner part of the furnace. Then the burnt gases enter devices (13) made of aluminum or its alloys, in which the burnt gases, moving from the proximal to the distal end of the labyrinth channels along a zigzag trajectory, transfer heat to the heat exchange tubes and the device (13), and those, in turn, to the heat exchange tubes . Leaving the labyrinth channels at the distal ends of the devices (13), the combustion products move into the space (8) between the casing (10) of the heat exchanger and the part of the heat exchange tubes external from the furnace, while in the process of movement, they give off heat as much as possible directly to the walls of the heat exchange tubes and the ribs of the elements, which , due to contact with the walls of the tubes, they also transfer their heat to the coolant. The use of devices (13) significantly increases the heat transfer from the combustion products to the coolant, due to the high thermal conductivity of aluminum and its alloys, by increasing the heat transfer area and slowing down the rate of passage of the combustion products flow through the annulus.
Затем продукты сгорания удаляются в дымоход (10). Конденсат от сгоревших газов удаляется через патрубок для удаления конденсата в нижней части котла.Then the combustion products are removed into the chimney (10). The condensate from the burnt gases is removed through the condensate removal pipe at the bottom of the boiler.
Теплоноситель (вода) поступает от потребителя через патрубок (2) в нижнем коллекторе (3), затем попадает в нижней коллектор (3) и далее в продолговатые теплообменные трубки (7), где постепенно нагреваясь от лучистой энергии, сгоревших газов попадающих на тело трубы и за счет зигзагообразного движения в лабиринтных каналах устройств (13), и передачи тепла от перегородок и перемычек устройств (13), поднимается в верхний коллектор (5) откуда через патрубок подачи подается потребителю.The coolant (water) comes from the consumer through the branch pipe (2) in the lower manifold (3), then enters the lower manifold (3) and then into the elongated heat exchange tubes (7), where it gradually heats up from the radiant energy of the burnt gases falling on the pipe body and due to the zigzag movement in the labyrinth channels of the devices (13), and the transfer of heat from the partitions and jumpers of the devices (13), it rises to the upper collector (5) from where it is supplied to the consumer through the supply pipe.
Устройства (13 легко монтируются в межтрубных промежутках и демонтируются для чистки, усиливают конструкцию. Благодаря устройствам (13) повышена интенсивность теплопередачи.Devices (13) are easily mounted in the annular spaces and dismantled for cleaning, reinforce the structure. Thanks to the devices (13), the intensity of heat transfer is increased.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВLIST OF SOURCES
1. Патент РФ № 2725918.1. RF patent No. 2725918.
2. Патент РФ на изобретение № 2625367.2. RF patent for invention No. 2625367.
Claims (38)
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2022120471A Division RU2022120471A (en) | 2022-07-26 | DEVICE FOR INTENSIFICATION OF HEAT TRANSFER AND BOILER CONTAINING THIS DEVICE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2778804C1 true RU2778804C1 (en) | 2022-08-25 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU223669U1 (en) * | 2023-11-09 | 2024-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный педагогический университет имени П.П. Семенова-Тян-Шанского" | CAST IRON GAS HEATING BOILER |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2158394C1 (en) * | 1999-09-27 | 2000-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ИМПУЛЬС-ХОЛДИНГ" | Heating boiler |
RU2194925C2 (en) * | 2001-01-09 | 2002-12-20 | Каменских Геннадий Георгиевич | Vertical hot-water boiler |
US20100221675A1 (en) * | 2009-03-02 | 2010-09-02 | Laars Heating Systems Company | Condensing boiler and water heater |
CN204438080U (en) * | 2015-01-17 | 2015-07-01 | 青岛德固特节能装备股份有限公司 | Vertical exhaust-heat boiler steam fairlead structure is improved |
RU2625367C1 (en) * | 2016-05-05 | 2017-07-13 | Акционерное Общество 'Центргазсервис' | Hot-water boiler |
RU2725918C1 (en) * | 2019-12-19 | 2020-07-07 | Общество с ограниченной ответственностью "ГЕФФЕН" | Hot-water boiler |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2158394C1 (en) * | 1999-09-27 | 2000-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ИМПУЛЬС-ХОЛДИНГ" | Heating boiler |
RU2194925C2 (en) * | 2001-01-09 | 2002-12-20 | Каменских Геннадий Георгиевич | Vertical hot-water boiler |
US20100221675A1 (en) * | 2009-03-02 | 2010-09-02 | Laars Heating Systems Company | Condensing boiler and water heater |
CN204438080U (en) * | 2015-01-17 | 2015-07-01 | 青岛德固特节能装备股份有限公司 | Vertical exhaust-heat boiler steam fairlead structure is improved |
RU2625367C1 (en) * | 2016-05-05 | 2017-07-13 | Акционерное Общество 'Центргазсервис' | Hot-water boiler |
RU2725918C1 (en) * | 2019-12-19 | 2020-07-07 | Общество с ограниченной ответственностью "ГЕФФЕН" | Hot-water boiler |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU223669U1 (en) * | 2023-11-09 | 2024-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный педагогический университет имени П.П. Семенова-Тян-Шанского" | CAST IRON GAS HEATING BOILER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1872062B1 (en) | Heat exchanger for condensing wall-mounted boilers | |
JPH0313482B2 (en) | ||
US3916990A (en) | Gas turbine regenerator | |
RU2511803C2 (en) | Sectional heating boiler from cast iron or aluminium | |
RU2778804C1 (en) | Heat transfer increaser device and boiler containing this device | |
RU2495336C2 (en) | Sectional heating boiler from cast iron or aluminium | |
US5870976A (en) | Boiler with serpentine tubes | |
RU2213307C2 (en) | Water boiler | |
RU2386905C1 (en) | Heat generator | |
EA045129B1 (en) | DEVICE FOR INTENSIFICATION OF HEAT TRANSFER AND BOILER CONTAINING THIS DEVICE | |
RU2287117C1 (en) | Steel sectional hot-water boiler | |
RU2409793C2 (en) | Hot water boiler | |
RU171327U1 (en) | Hydronic boiler with advanced heat exchanger | |
RU2315918C2 (en) | Steel sectional water-heating boiler disassembled from the front | |
RU2346211C1 (en) | Hot water boiler and method of its manufacture | |
RU2805943C2 (en) | Boiler | |
RU2495328C1 (en) | Heat exchange device of thermal units with tubular elements | |
RU2803365C2 (en) | Boiler | |
RU2146790C1 (en) | Water-tube water boiler | |
RU2146789C1 (en) | Vertical water-tube water boiler | |
RU2771558C1 (en) | Boiler | |
RU121348U1 (en) | HEAT EXCHANGE DEVICE OF HEAT UNITS WITH TUBULAR ELEMENTS | |
RU2086854C1 (en) | Boiler plant air preheater | |
RU2110730C1 (en) | Barrel boiler | |
RU34235U1 (en) | Hot water tube heat exchanger |