RU66798U1

RU66798U1 - WATER BOILER

Info

Publication number: RU66798U1
Application number: RU2007115822/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Михайлович Сергеенко
Original assignee: Открытое акционерное общество "Нижегородский машиностроительный завод"
Priority date: 2007-04-25
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2007-09-27

Abstract

Водогрейный котел предназначен для отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. Котел содержит герметичный корпус, в нижней части которого размещены топочная камера и дымогарные трубы, в верхней - теплообменник. Теплообменник выполнен в виде пучка трубок, скомпонованных в коридорном порядке, при этом, близлежащие трубки каждого вертикального ряда смещены друг относительно друга в горизонтальном направлении на величину от 0,25 до 0,75 радиуса трубок. При работе котла пары воды конденсируются на наружных поверхностях трубок, передавая свое тепло воде системы теплоснабжения. Конденсат стекает с верхних трубок на нижние, а так как нижние трубки смещены, то стекать он будет по той стороне трубки, на которую падает. На другой половине диаметра трубки пленка конденсата будет иметь минимальную толщину и, соответственно, минимальное термическое сопротивление. Таким образом, смещение трубок улучшает теплоотдачу по всему объему пучка трубок, что позволяет уменьшить его размеры и вес.The hot water boiler is designed for heating and hot water supply of residential and public buildings. The boiler contains a sealed housing, in the lower part of which there is a combustion chamber and smoke tubes, in the upper part there is a heat exchanger. The heat exchanger is made in the form of a bundle of tubes arranged in a corridor order, while the nearby tubes of each vertical row are offset from each other in the horizontal direction by a value from 0.25 to 0.75 of the radius of the tubes. During the operation of the boiler, water vapor condenses on the outer surfaces of the tubes, transferring its heat to the water of the heat supply system. Condensate flows from the upper tubes to the lower ones, and since the lower tubes are displaced, it will drain along the side of the tube onto which it falls. On the other half of the tube diameter, the condensate film will have a minimum thickness and, accordingly, a minimum thermal resistance. Thus, the displacement of the tubes improves heat transfer over the entire volume of the tube bundle, which reduces its size and weight.

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 пароконденсационные котлы, основными элементами которых являются герметичный корпус, заполненный водой, топочную камеру и дымогарные трубы, размещенный в верхней части корпуса котла теплообменник, например, патент РФ №2080516, МПК F22B 7/00, патент РФ №2289070 МПК F24H 1/00.Steam-condensing boilers are known, the main elements of which are a sealed casing filled with water, a combustion chamber and smoke tubes, a heat exchanger located in the upper part of the boiler casing, for example, RF patent No. 2080516, IPC F22B 7/00, RF patent No. 2289070 IPC F24H 1 / 00.

При работе котлов данного типа продукты сгорания топлива проходят через топочную камеру и систему дымогарных труб, при этом осуществляется передача тепла от горячего газа к воде, находящейся в котле.During the operation of boilers of this type, the products of fuel combustion pass through the combustion chamber and the smoke pipe system, and heat is transferred from the hot gas to the water in the boiler.

Вода в котле нагревается, начинается ее кипение и интенсивное испарение. Пары воды, поднимаясь к трубкам теплообменника, конденсируются на них, передавая свое тепло воде системы теплоснабжения, а конденсат стекает в кипящую воду.The water in the boiler is heated, it begins to boil and intensive evaporation. Water vapor, rising to the tubes of the heat exchanger, condenses on them, transferring its heat to the water of the heat supply system, and the condensate flows into boiling water.

Известный водогрейный котел по патенту №2289070 является наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели и выбран в качестве ближайшего аналога.Known hot water boiler according to patent No. 2289070 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 теплообменник выполнен в виде пучка трубок, скомпонованных в коридорном порядке, при этом конденсат, стекая с верхних рядов трубок, попадает на трубки расположенные ниже, и чем ниже находится трубка, тем толще пленка конденсата на ней, и тем меньше теплоотдача от пара к воде тепловой сети.A disadvantage of the known boiler is that the heat exchanger is made in the form of a bundle of tubes arranged in a corridor order, while condensate draining from the upper rows of tubes gets to the tubes located lower, and the lower the tube, the thicker the condensate film on it, and the less heat transfer from steam to water of the heating network.

Например, при девяти рядном пучке теплоотдача девятого ряда по отношению к верхнему ряду меньше в два раза (А.Г.Касаткин «Основные процессы и аппараты химической технологии», Химия, М, 1971 г., стр.305.).For example, with a nine-row beam, the heat transfer of the ninth row with respect to the upper row is half as much (A.G. Kasatkin, “Basic processes and apparatuses of chemical technology”, Chemistry, M, 1971, p. 305).

Техническим результатом полезной модели является повышение теплоотдачи конденсирующегося пара на многорядном пучке трубок теплообменника, что приводит к уменьшению его размеров и массы.The technical result of the utility model is to increase the heat transfer of condensing steam on a multi-row bundle of tubes of a heat exchanger, which leads to a decrease in its size and mass.

Указанный технический результат достигается тем, что в водогрейном пароконденсационном котле, содержащем герметичный корпус, в нижней части которого размещены топочная камера и дымогарные трубы, а в верхней - теплообменник, выполненный в виде пучка трубок, скомпонованных в коридорном порядке, согласно полезной модели, близлежащие трубки каждого вертикального ряда смещены друг относительно друга в горизонтальном направлении на величину от 0,25 до 0,75 радиуса трубок.The specified technical result is achieved by the fact that in the water-vapor condensing boiler containing a sealed housing, in the lower part of which there is a combustion chamber and smoke pipes, and in the upper - a heat exchanger made in the form of a bundle of tubes arranged in a corridor order, according to a utility model, nearby tubes each vertical row are offset relative to each other in the horizontal direction by an amount from 0.25 to 0.75 of the radius of the tubes.

Благодаря указанному выполнению устройства теплообменника котла, повышается теплоотдача конденсирующегося пара на многорядном пучке трубок теплообменника, что приводит к уменьшению его размеров и массы.Due to the indicated embodiment of the boiler heat exchanger device, the heat transfer of condensing steam on the multi-row bundle of tubes of the heat exchanger increases, which leads to a decrease in its size and weight.

Сущность полезной модели поясняется графическим материалом, где:The essence of the utility model is illustrated by graphic material, where:

- на фиг.1 изображено поперечное сечение котла во время работы.- figure 1 shows the cross section of the boiler during operation.

- на фиг.2 сечение пучка трубок теплообменника во время работы котла.- figure 2 is a cross section of the tube bundle of the heat exchanger during operation of the boiler.

Водогрейный котел содержит герметичный корпус 1, в нижней части которого размещены топочная камера 2, дымогарные трубы 3. В верхней части котла размещены теплообменник 4, герметичная перегородка 5, расположенная над теплообменником 4 и образующая с верхней частью корпуса 1 дополнительную камеру 6, соединенную трубой 7 с нижней частью котла.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 boiler there is a heat exchanger 4, a sealed partition 5 located above the heat exchanger 4 and forming an additional chamber 6 connected to the upper part of the housing 1 by a pipe 7 with the bottom of the boiler.

Верхняя часть дополнительной камеры 6 снабжена автоматическим воздухоотводчиком 8 с отсечным клапаном.The upper part of the additional chamber 6 is equipped with an automatic air vent 8 with a shut-off valve.

К нижней части корпуса 1 подведен трубопровод 9 с краном 10, служащий для заполнения котла водой. В дополнительной камере 6 размещен To the lower part of the housing 1 there is a pipeline 9 with a valve 10, which serves to fill the boiler with water. In the additional chamber 6 is placed

сигнальный патрубок 11, а ниже перегородки 5 - патрубок 12 для стравливания воздуха из парового пространства.the signal pipe 11, and below the partition 5 - pipe 12 for bleeding air from the vapor space.

Котел работает следующим образом.The boiler operates as follows.

Горелкой (на графических материалах не показана) в топочную камеру 2 подается газ. Продукты сгорания топлива проходят через топочную камеру 2 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 вытесняет воздух из дополнительной камеры 6 через автоматический воздухоотводчик 8.A burner (not shown on graphic materials) delivers gas to the combustion chamber 2. The combustion products of the fuel pass through the combustion chamber 2 and the smoke pipe system 3, while the heat is transferred from the hot gas to the water in the boiler. The water in the boiler is heated, its temperature expansion occurs, as a result of which water displaces air from the additional chamber 6 through an automatic air vent 8.

При дальнейшем нагревании воды начинается ее кипение и интенсивное испарение. Пар собирается в области теплообменника 4, давление его увеличивается и он вытесняет воду через трубопровод 7 в камеру 6.With further heating of the water, its boiling and intensive evaporation begin. Steam is collected in the area of the heat exchanger 4, its pressure increases and it displaces water through the pipe 7 into the chamber 6.

Когда вода вытеснит весь воздух из камеры 6, отсечной клапан воздухоотводчика 8 закрывается и отсекает внутренний объем камеры 6 от атмосферы.When water displaces all air from the chamber 6, the shut-off valve of the air vent 8 closes and cuts off the internal volume of the chamber 6 from the atmosphere.

Пары воды, поднимаясь к трубкам теплообменника 4, конденсируются на них, передавая свое тепло воде системы теплоснабжения. Конденсат, образующийся на наружной поверхности трубок, под действием силы тяжести стекает на близлежащую нижнюю трубку, но так как нижние трубки смещены в горизонтальном направлении, то конденсат будет стекать по той стороне трубки, на которую падает, поэтому, по крайней мере, на половине диаметра трубки пленка конденсата будет иметь минимальную толщину и, соответственно, минимальное термическое сопротивление. Таким образом, смещение трубок позволяет организовать стекание конденсата так, что в каждом вертикальном ряду половина поверхности трубок находится в одинаковых условиях, то есть с одинаковой толщиной стекающего слоя конденсата и, следовательно, одинаковыми условиями теплоотдачи.Water vapor, rising to the tubes of the heat exchanger 4, condenses on them, transferring its heat to the water of the heat supply system. The condensate formed on the outer surface of the tubes drains to the nearby lower tube under the action of gravity, but since the lower tubes are displaced in the horizontal direction, the condensate will drain on the side of the tube that it falls on, therefore, at least half the diameter The condensate film tube will have a minimum thickness and, accordingly, a minimum thermal resistance. Thus, the displacement of the tubes makes it possible to organize the condensate drainage so that in each vertical row half the surface of the tubes is in the same conditions, that is, with the same thickness of the flowing condensate layer and, therefore, the same heat transfer conditions.

Процесс испарения и конденсации непрерывно повторяется, при этом происходит перенос тепла от паров воды, находящейся в котле, к воде в системе теплоснабжения.The process of evaporation and condensation is continuously repeated, while the heat is transferred from the water vapor in the boiler to the water in the heat supply system.

При остановке котла горелка гасится, вода перестает кипеть, давление пара уменьшается и вода из камеры 6 по трубопроводу 7 перетекает в корпус 1, занимая паровое пространство.When the boiler stops, the burner is extinguished, the water ceases to boil, the vapor pressure decreases and the water from the chamber 6 flows through the pipeline 7 into the housing 1, occupying the steam space.

Корпус 1 котла заполнен водой из камеры 6 и готов к повторному запуску.The boiler body 1 is filled with water from chamber 6 and is ready for restarting.

Таким образом, благодаря указанному выполнению устройства теплообменника, улучшаются условия теплоотдачи по всему объему пучка трубок теплообменника, что позволяет уменьшить его размеры и вес.Thus, due to the specified embodiment of the heat exchanger device, the conditions of heat transfer over the entire volume of the tube bundle of the heat exchanger are improved, which allows to reduce its size and weight.

Claims

A steam condensing boiler, containing a sealed housing, in the lower part of which there is a combustion chamber and smoke tubes, and in the upper one, a heat exchanger made in the form of a bundle of tubes arranged in a corridor order, characterized in that the adjacent tubes of each vertical row are displaced relative to each other in horizontal direction by a value of 0.25 to 0.75 of the radius of the tubes.