RU58668U1

RU58668U1 - WATER BOILER

Info

Publication number: RU58668U1
Application number: RU2006119689/22U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Иванович Басов; Владислав Валентинович Проворов; Константин Ариевич Жидилов; Николай Михайлович Сергеенко; Анатолий Николаевич Зубарев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Нижегородский машиностроительный завод"
Priority date: 2006-06-05
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2006-11-27

Abstract

Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно к водогрейным котлам, и может быть использована в системах отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. Техническим результатом полезной модели является увеличение теплопередачи от паровой фазы теплоносителя к воде системы теплоснабжения. Водогрейный котел содержит герметичный корпус, в нижней части которого размещены топочная камера и дымогарные трубы, над которыми расположен теплообменник. Согласно полезной модели, котел снабжен переливным баком, расположенным снаружи корпуса котла и соединенным, по крайней мере, одним трубопроводом, с нижней частью котла, при этом переливной бак снабжен герметичной гибкой мембраной, скрепленной с ним и разделяющей бак на два отсека, один из которых соединен с внутренним объемом котла, другой - с атмосферой.The utility model relates to a power system, namely to hot water boilers, and can be used in heating and hot water systems of residential and public buildings. The technical result of the utility model is to increase the heat transfer from the vapor phase of the coolant to the water of the heat supply system. The hot water boiler contains a sealed housing, in the lower part of which there is a combustion chamber and smoke tubes, above which a heat exchanger is located. According to a utility model, the boiler is equipped with an overflow tank located outside the boiler body and connected by at least one pipe to the lower part of the boiler, while the overflow tank is equipped with a hermetic flexible membrane fastened with it and dividing the tank into two compartments, one of which connected to the internal volume of the boiler, the other to the atmosphere.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно к водогрейным котлам, и может быть использована в системах отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий.The utility model relates to a power system, namely to hot water boilers, and can be used in heating and hot water systems of residential and public buildings.

Известны водогрейные котлы, основными элементами которых являются герметичный корпус, частично заполненный жидким теплоносителем, погруженные в теплоноситель топочную камеру и дымогарные трубы, размещенный над поверхностью теплоносителя теплообменник, например, патент РФ №2080516, МПК F 22 B 7/00.Water-heating boilers are known, the main elements of which are a sealed housing partially filled with liquid heat carrier, a furnace chamber and smoke tubes immersed in the heat carrier, a heat exchanger placed above the surface of the heat carrier, for example, RF patent No. 2080516, IPC F 22 B 7/00.

Недостатком данного котла является то, что паровая фаза жидкого теплоносителя смешана с воздухом, находящимся в котле, а даже незначительное количество воздуха, находящееся в паровом пространстве котла, в несколько раз снижает теплопередачу от паровой фазы теплоносителя к воде системы теплоснабжения.The disadvantage of this boiler is that the vapor phase of the liquid coolant is mixed with the air in the boiler, and even a small amount of air located in the steam space of the boiler reduces the heat transfer from the vapor phase of the coolant to the water of the heat supply system several times.

Никаких средств для удаления воздуха из парового пространства котла в них, кроме как удаления его вместе с паром, но и то не полностью, не существует, поэтому теплопередача в таких котлах в несколько раз ниже теоретически возможной.There are no means to remove air from the boiler’s steam space, except to remove it together with the steam, but even then it doesn’t completely exist, therefore heat transfer in such boilers is several times lower than theoretically possible.

Известны также котлы КВ-Г-0,63-90Н и другие серии «Vacumatic ОАО Дорогобужкотломаш».Also known are boilers KV-G-0.63-90H and other series "Vacumatic OJSC Dorogobuzhkotlomash."

Котлы данной серии имеют герметичный корпус, частично заполненный водой, в нижней части корпуса размещена топочная камера, а в верхней части теплообменник, по которому циркулирует вода тепловой сети.Boilers of this series have a sealed enclosure, partially filled with water, a furnace chamber is located in the lower part of the casing, and a heat exchanger through which the water of the heating network circulates is located in the upper part.

При работе котлов данной серии, также как и вышеупомянутого, в результате испарения жидкого теплоносителя, его паровая фаза контактирует с поверхностью теплообменника, конденсируется на ней, а конденсат During the operation of boilers of this series, as well as the aforementioned, as a result of evaporation of the liquid coolant, its vapor phase contacts the surface of the heat exchanger, condenses on it, and condensate

стекает в объем жидкого теплоносителя.flows into the volume of the liquid coolant.

Для того чтобы неконденсирующиеся газы (воздух) не контактировали с поверхностью теплообменника и не ограничивали контакт паровой фазы теплоносителя с поверхностью теплообменника, котлы типа КВ-Г-0,63-90Н вакуумируют.In order to prevent non-condensable gases (air) from contacting the surface of the heat exchanger and not restricting the contact of the vapor phase of the heat carrier with the surface of the heat exchanger, boilers of the KV-G-0.63-90N type are evacuated.

Вакуумирование котла перед пуском и периодический отсос неконденсирующихся газов в процессе работы осуществляется штатным вакуумным насосом водоструйного или водокольцевого типа.The boiler is evacuated before start-up and the non-condensable gases are periodically sucked out during operation by a regular vacuum pump of a water-jet or liquid-ring type.

Известный водогрейный котел является наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели и выбран в качестве ближайшего аналога.Known hot water boiler is the closest in combination of essential features to the claimed utility model and is selected as the closest analogue.

Недостатком известного котла является то, что в паровом пространстве котла (зона, где расположен теплообменник), наряду с паровой фазой теплоносителя, присутствует воздух, который, контактируя с поверхностью теплообменника, ограничивает контакт паровой фазы теплоносителя с поверхностью теплообменника, тем самым ухудшает передачу тепла от паровой фазы теплоносителя к поверхности теплообменника и далее к нагреваемой воде системы теплоснабжения. Для устранения этого недостатка в известном котле воздух откачивают вакуумным насосом, но воздух вновь натекает в паровое пространство и его вновь необходимо откачивать. Полностью откачать воздух из парового пространства не удается, а даже небольшое его количество в несколько раз снижает теплопередачу (при относительном содержании воздуха около 4% коэффициент теплопередачи уменьшается в пять раз, при относительном содержании воздуха 0,75% - в два раза).A disadvantage of the known boiler is that in the steam space of the boiler (the zone where the heat exchanger is located), along with the vapor phase of the heat carrier, there is air, which, in contact with the surface of the heat exchanger, limits the contact of the vapor phase of the heat carrier with the surface of the heat exchanger, thereby impairing heat transfer from vapor phase of the heat carrier to the surface of the heat exchanger and further to the heated water of the heat supply system. To eliminate this drawback in a known boiler, the air is pumped out with a vacuum pump, but the air again flows into the steam space and it must again be pumped out. It is not possible to completely exhaust air from the vapor space, and even a small amount reduces the heat transfer several times (with a relative air content of about 4%, the heat transfer coefficient decreases by five times, with a relative air content of 0.75%, by half).

Недостатком такого котла является и то, что при давлении в котле ниже атмосферного, вода кипит при температуре ниже 100°С, температура паров воды также ниже 100°С, все это приводит к уменьшению температуры воды в системе теплоснабжения.A disadvantage of such a boiler is that when the pressure in the boiler is below atmospheric, water boils at a temperature below 100 ° C, the temperature of water vapor is also below 100 ° C, all this leads to a decrease in the temperature of the water in the heating system.

Техническим результатом полезной модели является увеличение теплопередачи от паровой фазы теплоносителя к воде системы теплоснабжения за счет исключения появления воздуха в паровом пространстве котла, с помощью специального средства, вследствие чего, увеличивается мощность котла.The technical result of the utility model is to increase the heat transfer from the vapor phase of the coolant to the water of the heat supply system by eliminating the appearance of air in the steam space of the boiler, using a special tool, as a result of which the boiler power increases.

Указанный технический результат достигается тем, что в водогрейном котле, содержащем герметичный корпус, в нижней части которого размещена топочная камера, а в верхней части корпуса расположен теплообменник, согласно полезной модели, котел снабжен переливным баком, расположенным снаружи корпуса котла и соединенным, по крайней мере, одним трубопроводом с нижней частью котла, при этом переливной бак снабжен средством изменения его внутреннего объема.The specified technical result is achieved by the fact that in the boiler containing a sealed housing, in the lower part of which there is a combustion chamber, and in the upper part of the housing there is a heat exchanger, according to a utility model, the boiler is equipped with an overflow tank located outside the boiler body and connected at least , one pipeline with the lower part of the boiler, while the overflow tank is equipped with a means of changing its internal volume.

Кроме того, для обеспечения слива воды из переливного бака в корпус котла самотеком, он расположен выше корпуса котла.In addition, to ensure that water is drained from the overflow tank into the boiler body by gravity, it is located above the boiler body.

Также, средство изменения внутреннего объема переливного бака выполнено в виде герметичной гибкой мембраны, скрепленной с переливным баком, и разделяющей его на два отсека, один из которых соединен с внутренним объемом котла, другой - с атмосферой.Also, the means for changing the internal volume of the overflow tank is made in the form of a sealed flexible membrane fastened to the overflow tank and dividing it into two compartments, one of which is connected to the internal volume of the boiler, the other to the atmosphere.

Благодаря указанному выполнению устройства котла, внутренняя полость корпуса котла и переливного бака всегда заполнены водой и воздух внутри котла отсутствует, вследствии чего увеличивается передача тепла от паровой фазы теплоносителя к нагреваемой воде системы теплоснабжения, тем самым увеличивается мощность котла.Due to the indicated arrangement of the boiler, the internal cavity of the boiler body and the overflow tank are always filled with water and there is no air inside the boiler, as a result of which the heat transfer from the vapor phase of the heat carrier to the heated water of the heat supply system increases, thereby increasing the boiler power.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где:The essence of the utility model is illustrated by graphic materials, where:

- на фиг.1 изображено сечение водогрейного котла в подготовленном к работе состоянии.- figure 1 shows a cross section of a boiler in a state prepared for operation.

- на фиг.2 изображено сечение водогрейного котла в рабочем состоянии.- figure 2 shows a cross section of the boiler in working condition.

Водогрейный котел содержит герметичный корпус 1, в нижней части которого размещены топочная камера 2, дымогарные трубы 3. В верхней части корпуса 1 размещен теплообменник 4.The hot water boiler contains a sealed housing 1, in the lower part of which there is a combustion chamber 2, smoke tubes 3. In the upper part of the housing 1 there is a heat exchanger 4.

Переливной бак содержит корпус 5, который соединен трубопроводом 6 с нижней частью корпуса котла 1, при этом верхняя часть корпуса 5 переливного бака снабжена краном 7 для удаления воздуха при заполнении котла водой. Переливной бак содержит также крышку 8 со штоком - сигнализатором 9 и грузом 10.The overflow tank contains a housing 5, which is connected by a pipe 6 to the lower part of the boiler body 1, while the upper part of the overflow tank body 5 is equipped with a valve 7 to remove air when filling the boiler with water. The overflow tank also contains a lid 8 with a rod - alarm 9 and a load of 10.

Средство изменения внутреннего объема переливного бака выполнено в виде герметичной гибкой мембраны 11, скрепленной с переливным баком и разделяющей его на два отсека А и Б.The means for changing the internal volume of the overflow tank is made in the form of a sealed flexible membrane 11, fastened to the overflow tank and dividing it into two compartments A and B.

Отсек А соединен трубопроводом 6 с внутренним объемом корпуса 1, отсек Б соединен с атмосферой.Compartment A is connected by a pipe 6 to the internal volume of the housing 1, compartment B is connected to the atmosphere.

Верхняя часть корпуса 1 снабжена краном 12, служащим для удаления воздуха из корпуса 1 котла при заполнении его водой.The upper part of the housing 1 is equipped with a valve 12, which serves to remove air from the housing 1 of the boiler when filling it with water.

К нижней части корпуса 1 подведен трубопровод 13 с краном 14, служащий для заполнения котла водой.To the lower part of the housing 1 there is a pipeline 13 with a valve 14, which serves to fill the boiler with water.

Подготовка котла к работе осуществляется следующим образом.Preparing the boiler for operation is as follows.

При открытых кранах 7, 12 и 14, через трубопровод 13 в корпус 1 заливается вода. Вода заполняет корпус 1 и трубопровод 6. При появлении воды из крана 12, что означает отсутствие воздуха в корпусе котла, кран 12 закрывают. Через трубопровод 6 вода попадает в корпус 5 расширительного бака, заполняет отсек А, и вытеснив из него воздух, выливается через кран 7. Краны 7 и 14 закрывают, при этом вначале закрывают кран 14, затем кран 7.With open taps 7, 12 and 14, water is poured through the pipe 13 into the housing 1. Water fills the housing 1 and pipeline 6. When water appears from the faucet 12, which means there is no air in the boiler body, the faucet 12 is closed. Through the pipeline 6, water enters the housing 5 of the expansion tank, fills compartment A, and displacing air from it, is poured out through the valve 7. The taps 7 and 14 are closed, first the valve 14 is closed, then the valve 7.

Таким образом, в котле воздух находится только в растворенном в воде виде, а внутренний объем котла не сообщается с атмосферой.Thus, in the boiler air is only dissolved in water, and the internal volume of the boiler does not communicate with the atmosphere.

Котел работает следующим образом.The boiler operates as follows.

Продукты сгорания топлива проходят через топочную камеру 2 (горелка на графических материалах не показана) и систему дымогарных труб 3, при этом осуществляется передача тепла от горячего газа к воде находящейся в котле. Вода в котле нагревается, происходит ее температурное расширение, вследствие чего, вода давит на мембрану 11 в переливном баке, при этом мембрана 11 перемещается в сторону отсека Б переливного бака, т.е. вверх.The combustion products of the fuel pass through the combustion chamber 2 (the burner is not shown on graphic materials) and the smoke pipe system 3, and heat is transferred from the hot gas to the water in the boiler. Water in the boiler is heated, its temperature expansion occurs, as a result, water presses on the membrane 11 in the overflow tank, while the membrane 11 moves towards the compartment B of the overflow tank, i.e. up.

При нагревании воды в котле растворенный в ней воздух выделяется из нее и собирается в верхней части корпуса 1 котла, а также корпуса 5 переливного бака. Для того, чтобы удалить из них воздух открывают краны 7 и 12, при этом вода вытеснит выделившийся из воды воздух. По окончании этой операции краны 7 и 12 закрывают.When water is heated in the boiler, the air dissolved in it is released from it and is collected in the upper part of the boiler body 1, as well as the body 5 of the overflow tank. In order to remove air from them open the taps 7 and 12, while the water will displace the air released from the water. At the end of this operation, the taps 7 and 12 are closed.

При дальнейшем нагревании воды начинается ее кипение и испарение. Пар собирается в верхней части корпуса 1 котла, давление его повышается и он вытесняет воду из пространства, в котором находится теплообменник 4, через трубу 6 в отсек А переливного бака. Вытесняемая из корпуса 1 котла вода давит на мембрану 11, перемещая ее в отсек Б переливного бака, при этом шток - сигнализатор 9 с грузом 10 поднимаются вверх, сигнализируя о том, что пространство, занимаемое теплообменником 4, заполнено паром.With further heating of the water, its boiling and evaporation begin. Steam is collected in the upper part of the boiler body 1, its pressure rises and it displaces water from the space in which the heat exchanger 4 is located, through pipe 6 into compartment A of the overflow tank. The water displaced from the boiler body 1 presses on the membrane 11, moving it to the overflow tank compartment B, while the rod - alarm 9 with load 10 rises up, signaling that the space occupied by the heat exchanger 4 is filled with steam.

Пары воды поднимаются от поверхности жидкой фазы теплоносителя к трубкам теплообменника 4, на холодной поверхности трубок, по которым протекает вода тепловой сети, они конденсируются и конденсат в виде капель падает в кипящую воду. Вода в тепловой сети при этом нагревается.Water vapor rises from the surface of the liquid phase of the coolant to the tubes of the heat exchanger 4, on the cold surface of the tubes through which the water of the heat network flows, they condense and the condensate in the form of drops falls into boiling water. The water in the heating network is heated.

Процесс испарения и конденсации непрерывно повторяется, при этом происходит перенос тепла от паров теплоносителя к воде в системе теплоснабжения.The process of evaporation and condensation is continuously repeated, with the transfer of heat from the vapor of the coolant to the water in the heat supply system.

При остановке котла горелка гасится, вода перестает кипеть, давление пара снижается и вода из отсека А переливного бака, по трубопроводу 6 перетекает в корпус 1, занимая паровое пространство. При этом мембрана 11 в переливном баке перемещается в сторону отсека А, т.е. вниз, занимая объем вытекающей из него воды, при этом давление в котле устанавливается немного выше атмосферного, поэтому атмосферный воздух через неплотности не попадает во внутренний объем котла и не растворяется в котловой воде. Котел полностью заполнен водой, освобожденной от газов и готов к повторному запуску.When the boiler stops, the burner is extinguished, the water ceases to boil, the steam pressure decreases and the water from compartment A of the overflow tank flows through the pipe 6 into the housing 1, occupying the steam space. In this case, the membrane 11 in the overflow tank moves towards compartment A, i.e. down, occupying the volume of water flowing out of it, while the pressure in the boiler is set slightly higher than atmospheric, so atmospheric air through leaks does not enter the internal volume of the boiler and does not dissolve in the boiler water. The boiler is completely filled with gas-free water and is ready for restarting.

Таким образом, благодаря указанному выполнению устройства котла, воздух в паровом пространстве (в районе теплообменника) при работе котла отсутствует, при этом существенно улучшается передача тепла от паровой фазы теплоносителя к нагреваемой воде системы теплоснабжения, вследствие чего, увеличивается мощность котла.Thus, due to the indicated embodiment of the boiler device, there is no air in the steam space (near the heat exchanger) during the operation of the boiler, while the heat transfer from the vapor phase of the heat carrier to the heated water of the heat supply system is significantly improved, as a result, the boiler power increases.

Claims

1. A water boiler containing a sealed housing, in the lower part of which there is a combustion chamber, and in the upper part of the housing there is a heat exchanger, characterized in that the boiler is equipped with an overflow tank located outside the boiler body and connected by at least one pipe to the lower part the boiler, while the overflow tank is equipped with a means of changing its internal volume.

2. The hot water boiler according to claim 1, characterized in that the overflow tank is located above the boiler body.

3. The hot water boiler according to claim 1, characterized in that the means for changing the internal volume of the overflow tank is made in the form of a sealed flexible membrane bonded to the overflow tank and separating it into two compartments, one of which is connected to the internal volume of the boiler, the other to the atmosphere .