RU71736U1

RU71736U1 - WATER BOILER

Info

Publication number: RU71736U1
Application number: RU2007141811/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Михайлович Сергеенко; Константин Ариевич Жидилов; Владислав Валентинович Проворов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Нижегородский машиностроительный завод"
Priority date: 2007-11-12
Filing date: 2007-11-12
Publication date: 2008-03-20

Abstract

Водогрейный котел предназначен для отопления горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. Котел содержит герметичный корпус, в нижней части которого размещены топочная камера и дымогарные трубы, в верхней - теплообменник. Корпус котла снабжен сепаратором частиц воды из пара, расположенным над дымогарными трубами. Теплообменник снабжен кожухом, нижняя часть которого снабжена диффузором и соединена каналами с нижней частью корпуса котла. При работе котла, пар освобождается от частиц воды в сепараторе, разгоняется в диффузоре и, достигая трубок теплообменника, конденсируется на них. Конденсат стекает по каналам в нижнюю часть корпуса котла. Устранение встречного движения пара и конденсата приводит к увеличению теплопередачи, вследствие чего увеличивается мощность котла.The hot water boiler is designed for heating hot water in 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 boiler body is equipped with a separator of water particles from steam located above the smoke tubes. The heat exchanger is equipped with a casing, the lower part of which is equipped with a diffuser and connected by channels to the lower part of the boiler body. During the operation of the boiler, steam is freed from water particles in the separator, accelerates in the diffuser and, reaching the heat exchanger tubes, condenses on them. Condensate drains through the channels to the lower part of the boiler body. Eliminating the oncoming movement of steam and condensate leads to an increase in heat transfer, as a result of which the boiler power increases.

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, заполненный жидким теплоносителем, погруженные в теплоноситель топочная камера и дымогарные трубы, размещенный в верхней части корпуса теплообменник, например, патенты РФ №2080516 МПК F22B 7/00, №2289070 МПК F24H 1/00, №№57432 и 58668 МПК F24H 1/00.Water-heating boilers are known, the main elements of which are a sealed enclosure filled with a liquid coolant, a furnace chamber and smoke tubes immersed in a coolant, a heat exchanger located in the upper part of the housing, for example, RF patents No. 2080516 IPC F22B 7/00, No. 2289070 IPC F24H 1/00 , No. 577432 and 58668 IPC F24H 1/00.

При работе котла данного типа в результате испарения жидкого теплоносителя его паровая фаза контактирует с поверхностью теплообменника, конденсируется на ней, а конденсат стекает в объем жидкого теплоносителя. В качестве жидкого теплоносителя используется вода.During the operation of a boiler of this type as a result of evaporation of a liquid coolant, its vapor phase contacts the surface of the heat exchanger, condenses on it, and condensate flows into the volume of the coolant. Water is used as a heat transfer fluid.

Известный водогрейный котел (по патенту №57432) является наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели и выбран в качестве ближайшего аналога.Known hot water boiler (patent No. 57432) 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 пар, поднимаясь вверх, захватывает с собой частицы воды, которые вместе с паром попадают на трубки теплообменника, увеличивая толщину пленки конденсата на них, при этом увеличивается ее термическое сопротивление, тем самым ухудшается передача тепла от паровой фазы теплоносителя к трубкам теплообменника и далее к нагреваемой воде системы теплоснабжения.A disadvantage of the known boiler is that the steam, rising up, captures water particles with it, which together with the steam fall on the heat exchanger tubes, increasing the thickness of the condensate film on them, while increasing its thermal resistance, thereby deteriorating heat transfer from the vapor phase of the coolant to the tubes of the heat exchanger and further to the heated water of the heat supply system.

Другим недостатком известного котла является то, что пар попадает в теплообменник с небольшой скоростью, поднимаясь вверх между трубками теплообменника, навстречу стекающему вниз конденсату, вследствие чего некоторая часть пара конденсируется на этих каплях, снижая эффективность теплообменника.Another disadvantage of the known boiler is that steam enters the heat exchanger at a low speed, rising up between the tubes of the heat exchanger, towards the condensate flowing down, as a result of which some part of the steam condenses on these drops, reducing the efficiency of the heat exchanger.

Техническим результатом полезной модели является увеличение теплопередачи от паровой фазы теплоносителя к воде системы теплоснабжения.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.

Увеличение теплопередачи достигается за счет освобождения паровой фазы теплоносителя от частиц воды, ускорения потока пара, а также устранение противотока пара и конденсата.The increase in heat transfer is achieved by freeing the vapor phase of the coolant from water particles, accelerating the flow of steam, as well as eliminating the backflow of steam and condensate.

Указанный технический результат достигается тем, что в водогрейном котле, содержащем герметичный корпус, в нижней части которого размещены топочная камера и дымогарные трубы, над которыми расположен теплообменник, согласно полезной модели, котел снабжен сепаратором частиц воды из пара, расположенным между дымогарными трубами и теплообменником, а теплообменник снабжен кожухом и скреплен с корпусом котла, при этом нижняя часть кожуха теплообменника снабжена диффузором и соединена каналами с нижней частью корпуса котла.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 smoke tubes, above which a heat exchanger is located, according to a utility model, the boiler is equipped with a separator of water particles from steam located between the smoke tubes and the heat exchanger, and the heat exchanger is equipped with a casing and fastened to the boiler body, while the lower part of the heat exchanger casing is equipped with a diffuser and connected by channels to the lower part of the boiler body.

Благодаря указанному выполнению устройства котла, паровая фаза теплоносителя очищается от частиц жидкой фазы, увеличивается скорость конденсации паровой фазы и кратность фазовых переходов конденсат - пар - конденсат в единицу времени, устраняется противоток пара и конденсата, что ведет к увеличению передачи тепла от паровой фазы теплоносителя к нагреваемой воде системы теплоснабжения, вследствие чего увеличивается мощность котла.Due to the indicated embodiment of the boiler device, the vapor phase of the heat carrier is cleaned of particles of the liquid phase, the rate of condensation of the vapor phase and the multiplicity of the condensate – steam – condensate phase transitions per unit time are increased, the counterflow of steam and condensate is eliminated, which leads to an increase in heat transfer from the vapor phase of the coolant to heated water of the heating system, resulting in increased boiler power.

Охарактеризованная указанными выше существенными признаками полезная модель на дату подачи заявки не известна в Российской Федерации и за границей и отвечает требованиям критерия "новизна".The utility model characterized by the above essential features as of the filing date of the application is not known in the Russian Federation and abroad and meets the requirements of the "novelty" criterion.

Полезная модель может быть реализована промышленным способом с использованием известных технических средств, технологий и материалов и соответствует требованиям критерия "промышленная применимость".The utility model can be implemented industrially using well-known technical means, technologies and materials and meets the requirements of the criterion of "industrial applicability".

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 водогрейного котла;figure 1 shows a cross section of a boiler;

на фиг.2 изображено сечение А-А.figure 2 shows a section aa.

Водогрейный котел (фиг.1) содержит герметичный корпус 1, в нижней части которого размещены топочная камера 2, дымогарные трубы 3. В верхней части котла размещен теплообменник 4. Расширительный бак 5 соединен трубопроводом 6 с нижней частью корпуса 1 котла, при этом верхняя часть расширительного бака 5 снабжена автоматическим воздухоотводчиком 7.The hot water boiler (Fig. 1) 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. An expansion tank 5 is connected by a pipe 6 to the lower part of the boiler body 1, while the upper part expansion tank 5 is equipped with an automatic air vent 7.

К нижней части корпуса 1 подведен трубопровод 8 с краном 9, служащий для заполнения котла водой. Верхняя часть теплообменника 4 снабжена патрубком 10 с краном 11 для удаления воздуха из котла при заполнении его водой. Нижняя часть кожуха теплообменника снабжена диффузором 12, а также каналами 13, соединенными с нижней частью корпуса 1 котла.A pipeline 8 with a valve 9 is connected to the bottom of the housing 1, which serves to fill the boiler with water. The upper part of the heat exchanger 4 is equipped with a pipe 10 with a valve 11 for removing air from the boiler when filling it with water. The lower part of the casing of the heat exchanger is equipped with a diffuser 12, as well as channels 13 connected to the lower part of the boiler body 1.

В верхней части корпуса 1 над дымогарными трубами 3 расположен сепаратор, состоящий из швеллеров 14 и 15 (фиг.2).In the upper part of the housing 1 above the smoke tubes 3 is a separator consisting of channels 14 and 15 (figure 2).

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

Открывают кран 11 на патрубке 10, затем кран 9 на трубопроводе 8. Через трубопровод 8 в котел заливается вода, при этом воздух выходит через кран 11. Вода по трубопроводу 6 частично заполняет также расширительный бак 5 до уровня верхнего обреза крана 11, при этом воздух из расширительного бака выходит через автоматический воздухоотводчик 7. При появлении воды из крана 11 подачу воды прекращают, закрывая кран 9, а затем закрывают кран 11. Котел готов к работе.Open the valve 11 on the pipe 10, then the valve 9 on the pipe 8. Through the pipe 8, water is poured into the boiler, while the air exits through the valve 11. Water through the pipe 6 partially also fills the expansion tank 5 to the level of the top edge of the valve 11, while the air leaves the expansion tank through an automatic air vent 7. When water appears from the faucet 11, the water supply is stopped by closing the faucet 9, and then the faucet 11 is closed. The boiler is ready for operation.

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 частично переливается в расширительный бак 5. При дальнейшем нагревании воды начинается ее кипение и испарение. Пар собирается в верхней части котла в области теплообменника 4, 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, 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, the water is partially poured into the expansion tank 5. With further heating of the water, its boiling and evaporation begin. Steam is collected at the top of the boiler in the area of the heat exchanger 4,

давление его увеличивается и он вытесняет воду из этого пространства через трубопровод 6 в расширительный бак 5. Когда весь воздух из бака 5 будет вытеснен водой, клапан воздухоотводчика 7 закрывается и отсекает внутренний объем бака 5 от атмосферы. От нагретых поверхностей топки 2 и дымогарных труб 3 пар поднимается вверх к сепаратору, состоящему из швеллеров 14 и 15. В лабиринтах, образованных швеллерами 14 и 15, пар освобождается от частичек воды, которые стекают вниз по швеллерам, более сухим пар поднимается выше, ускоряется в диффузоре 12, и, с более высокой скоростью, омывает трубки теплообменника 4, что приводит к уменьшению толщины пленки конденсата на них и к увеличению скорости конденсации пара. На холодной поверхности трубок пар конденсируется, а конденсат стекает по нижней части кожуха теплообменника 4 и каналам 13 в корпус 1, при этом потоки пара и конденсата разделены в пространстве.its pressure increases and it displaces water from this space through the pipeline 6 into the expansion tank 5. When all the air from the tank 5 is displaced by water, the valve of the air vent 7 closes and cuts off the internal volume of the tank 5 from the atmosphere. From the heated surfaces of the furnace 2 and the smoke tubes 3, the steam rises up to a separator consisting of channels 14 and 15. In the mazes formed by the channels 14 and 15, the steam is freed from particles of water that flow down the channels, with drier steam it rises higher and accelerates in the diffuser 12, and, with a higher speed, washes the tubes of the heat exchanger 4, which leads to a decrease in the thickness of the condensate film on them and to an increase in the rate of vapor condensation. On the cold surface of the tubes the steam condenses, and the condensate flows down the lower part of the casing of the heat exchanger 4 and the channels 13 into the housing 1, while the flows of steam and condensate are separated in space.

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 расширительного бака 5 по трубопроводу 6 перетекает в корпус 1, занимая паровое пространство, при этом воздух через воздухоотводчик 7 поступает в расширительный бак 5.When the boiler stops, the burner is extinguished, the water ceases to boil, the vapor pressure decreases and the water from the expansion tank 5 flows through the pipe 6 into the housing 1, occupying the steam space, while the air through the air vent 7 enters the expansion tank 5.

Корпус котла полностью заполняется водой и готов к повторному запуску.The boiler body is completely filled with water and is ready for restarting.

Таким образом, благодаря указанному выполнению устройства котла, паровая фаза теплоносителя очищается от частиц жидкой фазы, увеличивается скорость конденсации паровой фазы и кратность фазовых переходов конденсат - пар - конденсат в единицу времени, устраняется противоток пара и конденсата, что ведет к увеличению передачи 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, the vapor phase of the heat carrier is cleaned of particles of the liquid phase, the condensation rate of the vapor phase and the multiplicity of the condensate – steam – condensate phase transitions per unit time are increased, the counterflow of steam and condensate is eliminated, which leads to an increase in heat transfer from the steam phase of the heat carrier to the heated water of the heat supply system, resulting in increased boiler power.

Claims

A water boiler containing a sealed housing, in the lower part of which there is a combustion chamber and smoke pipes, above which a heat exchanger is located, characterized in that the boiler body is equipped with a steam particle separator located above the smoke pipes, and the heat exchanger is equipped with a casing and fastened to the boiler body while the lower part of the casing of the heat exchanger is equipped with a diffuser and is connected by channels to the lower part of the boiler body.