RU58669U1

RU58669U1 - WATER BOILER

Info

Publication number: RU58669U1
Application number: RU2006125981/22U
Authority: RU
Inventors: Павел Викторович Карпунин; Альфред Файзрахманович Садыков; Ильдар Вагизович Хамидуллин; Сергей Константинович Верёвкин; Рафаэль Рашидович Салахов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2006-07-17
Filing date: 2006-07-17
Publication date: 2006-11-27

Abstract

Использование: для систем отопления и горячего водоснабжения в бытовых помещениях. Сущность полезной модели: котел включает контуры систем отопления и горячего водоснабжения, содержащие первичный и размещенный в нем вторичный теплообменники, установленные над газовой горелкой. Первичный теплообменник выполнен в виде ряда параллельных горизонтальных оребренных труб, объединенных коллекторами. Вторичный - в виде змеевика. Трубы обоих теплообменников имеют поперечное сечение в форме эллипса. Размер большой оси эллипса по наружной поверхности трубы вторичного теплообменника d_б выбран из условия D_м<d_б<D_б, где D_м и D_б - размеры малой и большой осей эллипса поперечного сечения по внутренней поверхности трубы первичного теплообменника. Точки пересечения осей поперечных сечений труб теплообменников совпадают, а оси - повернуты на угол до соприкосновения труб по двум диаметрально противоположным прямым линиям. Оси всех труб теплообменника 3 могут быть повернуты в одном направлении или в разные стороны у соседних труб. 2 з. п. ф-лы, 3 илл.Usage: for heating systems and hot water in domestic premises. The essence of the utility model: the boiler includes the circuits of heating systems and hot water supply, containing the primary and secondary heat exchangers placed in it, mounted above the gas burner. The primary heat exchanger is made in the form of a series of parallel horizontal finned tubes connected by collectors. Secondary - in the form of a coil. The tubes of both heat exchangers have an elliptical cross section. The size of the major axis of the ellipse along the outer surface of the pipe of the secondary heat exchanger d _{b is} selected from the condition D _m <d _b <D _b , where D _m and D _b are the dimensions of the small and large axes of the ellipse of the cross section along the inner surface of the pipe of the primary heat exchanger. The points of intersection of the axes of the cross sections of the tubes of the heat exchangers coincide, and the axes are rotated by an angle until the pipes meet in two diametrically opposite straight lines. The axes of all pipes of the heat exchanger 3 can be rotated in one direction or in different directions at adjacent pipes. 2 s P. f-ly, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области коммунальной теплоэнергетики, предназначена для нагрева воды и может быть использована для обогрева помещений и отбора горячей воды для бытовых нужд.The utility model relates to the field of communal thermal energy, it is intended for heating water and can be used to heat rooms and select hot water for domestic needs.

Известен котел водогрейный фирмы Ferroli (Италия), содержащий контуры систем отопления и горячего водоснабжения, включающие соответственно первичный теплообменник, выполненный в виде оребренной рядом пластин трубы, и размещенный в ней вторичный теплообменник в виде закрученной в спираль трубки. Вода для системы отопления нагревается с помощью газовых горелок и через вторичный теплообменник нагревает воду в контуре горячего водоснабжения (Рекламные материалы. Котлы Ferroli. Двухконтурные газовые котлы, www.stks.ru).A well-known boiler is a Ferroli company (Italy), containing the contours of heating systems and hot water supply, respectively comprising a primary heat exchanger made in the form of a pipe finned by a number of plates, and a secondary heat exchanger placed in it in the form of a tube twisted into a spiral. Water for the heating system is heated using gas burners and through a secondary heat exchanger heats the water in the hot water circuit (Promotional materials. Ferroli boilers. Double-circuit gas boilers, www.stks.ru).

Однако геометрия теплообменников с круглым сечением труб не обеспечивает оптимальное соотношение их теплопередающей способности и расхода теплоносителя, что снижает КПД и экономичность котла.However, the geometry of the heat exchangers with a circular cross-section of the pipes does not provide the optimal ratio of their heat transfer capacity and heat carrier flow, which reduces the efficiency and efficiency of the boiler.

Указанный недостаток устранен в другом известном водогрейном котле марки «MAIN 24 Fi», выпускаемом фирмой BAXI (Италия), который является наиболее близким к предлагаемой полезной модели по совокупности признаков и принят за прототип.This disadvantage is eliminated in another well-known hot-water boiler brand "MAIN 24 Fi", manufactured by BAXI (Italy), which is the closest to the proposed utility model for the totality of signs and adopted as a prototype.

Известный котел содержит контуры систем отопления и горячего водоснабжения и газовую горелку.Known boiler contains the contours of heating systems and hot water and a gas burner.

Контур системы отопления снабжен первичным теплообменником, который выполнен в виде ряда параллельных труб с сечением в форме эллипса, размещенных горизонтально в сечении котла над газовой горелкой и проходящих через пластины оребрения. Концы труб объединены с помощью коллекторов.The heating system circuit is equipped with a primary heat exchanger, which is made in the form of a series of parallel pipes with an elliptical cross-section, placed horizontally in the boiler section above the gas burner and passing through the fins. The ends of the pipes are combined using collectors.

Контур системы горячего водоснабжения содержит вторичный теплообменник, выполненный в виде трубчатого змеевика, последовательно проходящего внутри всех труб первичного теплообменника.The circuit of the hot water supply system contains a secondary heat exchanger, made in the form of a tubular coil, sequentially passing inside all the pipes of the primary heat exchanger.

Труба змеевика имеет сложную эллипсообразную форму поперечного сечения с вогнутыми вовнутрь отдельными участками, что позволяет компенсировать температурные деформации змеевика (Рекламные материалы фирмы BAXI. www.BAXI.ru).The coil pipe has a complex ellipsoidal cross-sectional shape with separate sections concave inward, which makes it possible to compensate for temperature deformations of the coil (BAXI advertising materials. Www.BAXI.ru).

Взаимное положение труб первичного и вторичного теплообменников обеспечивается благодаря контакту по четырем точкам в поперечном сечении, расположенным на большой и малой его осях.The relative position of the pipes of the primary and secondary heat exchangers is ensured by contact at four points in the cross section located on its major and minor axes.

Недостатком известного водогрейного котла является сложность конструкции и трудоемкость изготовления трубчатого змеевика и котла в целом.A disadvantage of the known hot water boiler is the complexity of the design and the complexity of manufacturing a tubular coil and the boiler as a whole.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение технологичности изготовления котла за счет упрощения конструкции вторичного теплообменника.The objective of the proposed utility model is to increase the manufacturability of the manufacture of the boiler by simplifying the design of the secondary heat exchanger.

Для решения поставленной задачи предлагается котел водогрейный, содержащий, как и наиболее близкий к нему известный, контуры систем отопления и горячего водоснабжения, включающие соответственно первичный теплообменник, выполненный в виде ряда параллельных труб с поперечным сечением в форме эллипса, размещенных горизонтально в сечении котла над газовой горелкой, проходящих через пластины оребрения и объединенных по концам коллекторами, и вторичный теплообменник, выполненный в виде трубчатого змеевика, последовательно проходящего внутри всех труб первичного теплообменника.To solve this problem, a hot-water boiler is proposed, containing, as well as the closest known to it, circuits of heating systems and hot water supply, respectively comprising a primary heat exchanger, made in the form of a series of parallel pipes with a cross section in the form of an ellipse, placed horizontally in the boiler section above the gas a burner passing through the fins and connected at the ends by collectors, and a secondary heat exchanger, made in the form of a tubular coil, sequentially passing inside all three tubes of the primary heat exchanger.

В отличие от известного, в предлагаемом котле трубчатый змеевик вторичного теплообменника выполнен с поперечным сечением в форме эллипса, размер которого по наружной поверхности змеевика вдоль большой оси de выбран из условия D_м<d_б<D_б, где D_м и D_б - размеры по внутренней поверхности труб первичного теплообменника вдоль малой и большой осей их поперечного сечения, In contrast to the known one, in the proposed boiler, the tubular coil of the secondary heat exchanger is made with an elliptical cross-section, the size of which along the outer surface of the coil along the major axis de is selected from the condition D _m <d _b <D _b , where D _m and D _b are the dimensions along the inner surface of the pipes of the primary heat exchanger along the minor and major axes of their cross section,

при этом змеевик установлен внутри труб первичного теплообменника с вертикальным расположением большой оси его поперечного сечения и таким образом, что точки пересечения больших и малых осей поперечных сечений змеевика и трубы совпадают, а оси поперечных сечений всех труб первичного теплообменника повернуты и образуют с осями поперечного сечения змеевика угол, при котором обеспечивается касание труб по двум диаметрально противоположным прямым линиям.while the coil is installed inside the pipes of the primary heat exchanger with a vertical location of the major axis of its cross section and so that the intersection points of the large and small axes of the cross sections of the coil and pipe coincide, and the axis of the cross sections of all pipes of the primary heat exchanger are turned and form with the axes of the cross section of the coil the angle at which the pipes are contacted in two diametrically opposite straight lines.

Кроме того, оси поперечных сечений труб первичного теплообменника могут быть повернуты в одном направлении.In addition, the axes of the cross sections of the tubes of the primary heat exchanger can be rotated in one direction.

Можно расположить оси так, чтобы поперечные сечения соседних труб были повернуты в противоположных направлениях. В этом случае обеспечивается более надежная фиксация змеевика относительно труб первичного теплообменника.You can arrange the axes so that the cross sections of adjacent pipes are rotated in opposite directions. In this case, a more reliable fixation of the coil relative to the pipes of the primary heat exchanger is provided.

Выполнение трубчатого змеевика вторичного теплообменника с поперечным сечением в форме эллипса и предлагаемое полезной моделью взаимное расположение труб первичного и вторичного теплообменников упрощает конструкцию котла без снижения интенсивности процесса теплообмена и упрощает его изготовление.The implementation of the tubular coil of the secondary heat exchanger with an elliptical cross-section and the mutual arrangement of the pipes of the primary and secondary heat exchangers proposed by the utility model simplifies the design of the boiler without reducing the intensity of the heat exchange process and simplifies its manufacture.

Предлагаемый водогрейный котел изображен на фиг.1÷5:The proposed water boiler is shown in figure 1 ÷ 5:

на фиг.1 дана упрощенная принципиальная схема котла;figure 1 is a simplified schematic diagram of the boiler;

на фиг.2 - теплообменник;figure 2 - heat exchanger;

на фиг.3 - сечение по А-А (фиг.2);figure 3 is a section along aa (figure 2);

на фиг.4, 5 - вариант исполнения по сечению Б-Б (фиг.2).figure 4, 5 is an embodiment along the cross section BB (figure 2).

Котел водогрейный содержит герметичную камеру 1 и размещенные в ней инжекционную газовую горелку 2, первичный и вторичный теплообменники 3, 4, вытяжной колпак 5, линию подачи газа 6 с газовым клапаном 7, контуры систем отопления и горячего водоснабжения.The hot water boiler contains an airtight chamber 1 and an injection gas burner 2, primary and secondary heat exchangers 3, 4, an exhaust hood 5, a gas supply line 6 with a gas valve 7, and heating and hot water supply circuits located therein.

Контур системы отопления включает первичный теплообменник 3, циркуляционный насос 8, трубопровод 9 подачи воды в систему отопления и трубопровод 10 возврата воды из системы отопления.The heating system circuit includes a primary heat exchanger 3, a circulation pump 8, a pipe 9 for supplying water to the heating system, and a pipe 10 for returning water from the heating system.

В состав контура системы горячего водоснабжения входит вторичный теплообменник 4, с трубопроводами входа холодной воды 11 и выхода горячей воды 12.The structure of the circuit of the hot water supply includes a secondary heat exchanger 4, with pipelines for the inlet of cold water 11 and the outlet of hot water 12.

В контуре системы отопления предусмотрена перепускная линия 13 с байпасным клапаном 14.An overflow line 13 with a bypass valve 14 is provided in the heating circuit.

Первичный теплообменник (фиг.2) представляет собой ряд параллельных труб 15 с поперечным сечением в форме эллипса, оребренных пластинами 16 и объединенных по концам коллекторами 17, 18, 19.The primary heat exchanger (figure 2) is a series of parallel pipes 15 with an elliptical cross-section, finned by plates 16 and connected at the ends by collectors 17, 18, 19.

Вторичный теплообменник 4 выполнен в виде последовательно проходящего внутри всех труб 15 трубчатого змеевика с поперечным сечением трубы в форме эллипса, большая ось которого ориентирована вертикально вдоль оси «у» (фиг.3, 4, 5).The secondary heat exchanger 4 is made in the form of a tubular coil passing sequentially inside all pipes 15 with a cross section of the pipe in the form of an ellipse, the large axis of which is oriented vertically along the y axis (Figs. 3, 4, 5).

Точки пересечения осей «х₁» и «у₁» и «х» и «у» эллипсов поперечных сечений труб теплообменников 3, 4 совпадают (точка «0»), а ось «у₁» повернута от оси «у» на угол α, при котором обеспечивается касание труб по двум диаметрально противоположным прямым линиям.The intersection points of the axes “x ₁ ” and “y ₁ ” and “x” and “y” of the ellipses of the cross sections of the tubes of the heat exchangers 3, 4 coincide (point “0”), and the axis “y ₁ ” is rotated from the axis “y” α, at which the pipes are contacted along two diametrically opposite straight lines.

Причем, в одном предлагаемом варианте (фиг.4) выполнения котла ось «у₁» повернута от вертикали в одну сторону, а в другом варианте (фиг.5) оси соседних труб повернуты в разные стороны.Moreover, in one proposed embodiment (FIG. 4) of the boiler, the “ ₁ ” axis is turned from the vertical to one side, and in another embodiment (FIG. 5), the axes of adjacent pipes are turned in different directions.

Взаимное положение труб остается неизменным благодаря их жесткому закреплению в коллекторах 17, 18, 19.The relative position of the pipes remains unchanged due to their rigid fastening in the collectors 17, 18, 19.

Котел водогрейный работает следующим образом. Газ через трубопровод 6 и газовый клапан 7 подается в инжекционную газовую горелку 2 низкого давления, где и сжигается. Тепло продуктов сгорания, проходящих через развитые поверхности, образованные пластинами оребрения 16, передается воде, циркулирующей благодаря насосу 8 по контуру системы отопления. Продукты сгорания, The boiler is as follows. Gas through the pipeline 6 and the gas valve 7 is fed into the injection gas burner 2 low pressure, where it is burned. The heat of the combustion products passing through the developed surfaces formed by the fins 16 is transferred to the water circulating due to the pump 8 along the circuit of the heating system. Combustion products,

прошедшие через теплообменник 3, отводятся через вытяжной колпак 5. Необходимая температура воды в системе отопления поддерживается регулированием работы горелки 2 с помощью газового клапана 7 и системы автоматизации.Passed through the heat exchanger 3, are discharged through the exhaust hood 5. The required water temperature in the heating system is supported by the regulation of the burner 2 using the gas valve 7 and the automation system.

При появлении потребности в горячей воде для хозяйственных нужд (открытие крана потребления горячей воды) холодная вода поступает в контур горячего водоснабжения и насос 8 по сигналу от системы автоматизации обеспечивает циркуляцию горячей воды системы отопления по малому замкнутому контуру через байпасный клапан 14 и трубопровод 13, обеспечивая быстрый нагрев холодной воды, проходящей через змеевик вторичного теплообменника 4, за счет тепла, передаваемого через стенки змеевика.When there is a need for hot water for household needs (opening a hot water consumption tap), cold water enters the hot water supply circuit and pump 8, upon a signal from the automation system, circulates the hot water of the heating system through a small closed circuit through the bypass valve 14 and pipe 13, providing rapid heating of cold water passing through the coil of the secondary heat exchanger 4, due to the heat transmitted through the walls of the coil.

Выполнение труб первичного теплообменника и змеевика вторичного теплообменника с поперечным сечением в форме эллипса позволяет повысить технологичность изготовления теплообменника за счет упрощения конструкции и повысить эффективность работы котла благодаря оптимальной форме поперечных сечений труб змеевика, и предлагаемому взаимному их расположению.The implementation of the pipes of the primary heat exchanger and the coil of the secondary heat exchanger with an elliptical cross-section allows to increase the manufacturability of the heat exchanger by simplifying the design and increasing the efficiency of the boiler due to the optimal cross-sectional shape of the coil pipes and their proposed mutual arrangement.

Claims

1. A hot-water boiler containing circuits of heating systems and hot water supply, respectively comprising a primary heat exchanger made in the form of a series of parallel pipes with a cross-section in the form of an ellipse, placed horizontally in the boiler section above the gas burner, passing through the fins and connected at the ends by collectors, and a secondary heat exchanger, made in the form of a tubular coil, sequentially passing inside all the pipes of the primary heat exchanger, characterized in that the tubular coil ying with a transverse section in the shape of an ellipse whose size along the outer surface of the coil along the major axis d _b is selected from the condition D _m <d _b <D _b where D _m and D _b - dimensions to the inner surface of pipes of the primary heat exchanger along the minor and major axes their cross section, while the coil is installed inside the pipes of the primary heat exchanger with a vertical location of the major axis of its cross section and so that the intersection points of the major and minor axes of the cross sections of the coil and pipes coincide, and the axes of the cross sections of all tr the primary heat exchangers are turned away from the vertical and form an angle at which the pipes are touched along two diametrically opposite straight lines.

2. The boiler according to claim 1, characterized in that the axis of the cross sections of the pipes of the primary heat exchanger are rotated in one direction.

3. The boiler according to claim 1, characterized in that the axis of the cross sections of adjacent pipes of the primary heat exchanger are rotated in opposite directions.