RU80541U1

RU80541U1 - WATER BOILER

Info

Publication number: RU80541U1
Application number: RU2008134669/22U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Николаевич Зубарев; Сергей Григорьевич Подпругин; Мария Александровна Скворцова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Нижегородский машиностроительный завод"
Priority date: 2008-08-25
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2009-02-10

Abstract

Водогрейный котел предназначен для отопления жилых и общественных зданий. Котел содержит герметичный корпус, в нижней части которого размещены топочная камера и дымогарные трубы, в верхней части - теплообменник. При работе котла продукты сгорания топлива, двигаясь вдоль топочной камеры и дымогарных труб, отдают тепло котловой воде и далее направляются в дымовую трубу. Поверхности топочной камеры и/или дымогарных труб, контактирующие с котловой водой, покрыты капиллярно-пористым материалом, увеличивающим площадь парообразующей поверхности. Большое количество пор обеспечивает большое количество активных центров парообразования без изменения геометрии и размеров топочной камеры и дымогарных труб, исключает пленочное кипение воды на парообразующих поверхностях, повышает теплоотдачу и улучшает охлаждение стенок топочной камеры и дымогарных труб.The hot water boiler is designed for heating 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 - a heat exchanger. During the operation of the boiler, the products of fuel combustion, moving along the combustion chamber and smoke pipes, give off heat to the boiler water and then go to the chimney. The surfaces of the combustion chamber and / or smoke tubes in contact with boiler water are coated with a capillary-porous material that increases the area of the vapor-forming surface. A large number of pores provides a large number of active centers of vaporization without changing the geometry and dimensions of the combustion chamber and smoke pipes, eliminates the film boiling of water on steam-generating surfaces, increases heat transfer and improves cooling of the walls of the combustion chamber and smoke pipes.

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 (водой), топочная камера и дымогарные трубы, погруженные в теплоноситель, теплообменник, размещенный над поверхностью теплоносителя, 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 liquid coolant (water), a combustion chamber and smoke tubes immersed in a coolant, a heat exchanger located above the surface of the coolant, for example, RF patents No. 2080516, IPC F22B 7/00, No. 2289070 , IPC F24H 1/00, No. 57432 and No. 58668, IPC F24H 1/00.

При работе котлов данного типа в результате нагрева и испарения жидкого теплоносителя его паровая фаза контактирует с поверхностью теплообменника, конденсируется на ней, передавая тепло воде системы отопления, а конденсат стекает в объем жидкого теплоносителя.During the operation of boilers of this type as a result of heating and evaporation of the liquid heat carrier, its vapor phase contacts the surface of the heat exchanger, condenses on it, transferring heat to the water of the heating system, and condensate flows into the volume of the liquid heat carrier.

Известный водогрейный котел по патенту №57432 является наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели и выбран заявителем в качестве ближайшего аналога.Known hot water boiler according to patent No. 57432 is the closest in combination of essential features to the claimed utility model and is selected by the applicant as the closest analogue.

Недостатком известного водогрейного котла является низкая теплоотдача от топочных газов котловой воде, перегрев стенок топочной камеры и дымогарных труб и, как следствие, их интенсивный износ. Эти недостатки обусловлены тем, что в известном водогрейном котле при большой плотности теплового потока в топочной камере преобладает пленочное кипение воды на парообразующих поверхностях. При таком режиме кипения отдельные пузырьки пара сливаются и образуют сплошную паровую пленку, при этом теплоотдача резко снижается, ухудшается охлаждение стенок топочной камеры и дымогарных труб, что приводит к их перегреву и интенсивному износу.A disadvantage of the known hot water boiler is the low heat transfer from the flue gases to the boiler water, overheating of the walls of the combustion chamber and smoke tubes and, as a result, their intensive wear. These disadvantages are due to the fact that in the known hot water boiler with a high heat flux density in the combustion chamber, film boiling of water on vapor-forming surfaces predominates. In this boiling mode, individual vapor bubbles coalesce and form a continuous vapor film, while heat transfer decreases sharply, cooling of the walls of the combustion chamber and smoke pipes deteriorates, which leads to their overheating and intense wear.

Техническим результатом полезной модели является повышение теплоотдачи и улучшение условий охлаждения стенок топки и дымогарных труб за счет увеличения площади парообразующей поверхности и числа активных центров парообразования на ней без изменения геометрической формы и размеров топки и дымогарных труб,The technical result of the utility model is to increase heat transfer and improve the cooling conditions of the walls of the furnace and smoke pipes by increasing the area of the vapor-forming surface and the number of active centers of steam formation on it without changing the geometric shape and size of the furnace and smoke pipes,

Указанный технический результат достигается тем, что в водогрейном котле, содержащем герметичный корпус, размещенные внутри корпуса топочную камеру и конвективную часть в виде пучка дымогарных труб, согласно полезной модели, поверхности топочной камеры и/или труб конвективной части, контактирующие с водой, покрыты слоем проницаемого капиллярно-пористого материала.The specified technical result is achieved by the fact that in the boiler containing a sealed housing, the combustion chamber and the convective part in the form of a bundle of smoke tubes are placed inside the housing, according to the utility model, the surfaces of the combustion chamber and / or pipes of the convective part in contact with water are coated with a permeable layer capillary-porous material.

Капиллярно-пористый слой может быть выполнен из пористого металла по любой из существующих технологий (напыление, сварка или пайка пластин из пористого металла).The capillary-porous layer can be made of porous metal according to any of the existing technologies (spraying, welding or soldering of plates of porous metal).

Благодаря указанному выполнению устройства котла повышается теплоотдача от горячих газов котловой воде, создаются условия для лучшего охлаждения стенок топочной камеры и дымогарных труб конвективной части за счет увеличения площади парообразующих поверхностей, числа активных центров парообразования ввиду большого количества пор в слое, покрывающем парообразующие поверхности.Due to the indicated embodiment of the boiler device, the heat transfer from hot gases to the boiler water increases, conditions are created for better cooling of the walls of the combustion chamber and smoke tubes of the convection part due to the increase in the area of vapor-forming surfaces, the number of active centers of vaporization due to the large number of pores in the layer covering the vapor-forming surfaces.

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 изображен выносной элемент I на фиг.1 (сечение трубы конвективной части).- figure 2 shows the remote element I in figure 1 (pipe section of the convective part).

Водогрейный котел содержит герметичный корпус 1, в нижней части которого размещены топочная камера 2 и дымогарные трубы 3. В верхней части котла - 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 contains a sealed housing 1, in the lower part of which there is a combustion chamber 2 and smoke tubes 3. In the upper part of the boiler is a heat exchanger 4. The expansion tank 5 is connected by a pipe 6 to the lower part of the boiler body 1, while the upper part of the 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 корпуса 1 снабжена патрубком 10 с краном 11 для удаления воздуха из корпуса 1 котла при заполнении его водой.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 housing 1 is equipped with a pipe 10 with a valve 11 for removing air from the boiler housing 1 when filling it with water.

Поверхности А топочной камеры 2 и/или дымогарных труб 3 конвективной части, контактирующие с водой, покрыты, по любой известной технологии, слоем 12 проницаемого капиллярно-пористого материала.The surfaces A of the combustion chamber 2 and / or smoke tubes 3 of the convective part in contact with water are coated, by any known technology, with a layer 12 of a permeable capillary-porous material.

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 корпус 1 заливается вода, при этом через кран 11 воздух выходит из корпуса 1. Вода по трубопроводу 6 частично заполняет также расширительный бак 5 до уровня верхнего обреза крана 11. При появлении воды из крана 11 подачу воды прекращают, закрывая кран 9, а затем закрывают кран 11. Котел готов к работе. Котел работает следующим образом.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 housing 1, while air flows out of the housing 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 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 operates as follows.

Продукты сгорания топлива проходят через топочную камеру 2 (горелка на графических материалах не показана) и пучок дымогарных труб 3, при этом осуществляется передача тепла от горячего газа к воде, находящейся в котле. Вода в котле нагревается, закипает, происходит ее температурное расширение, вследствие чего часть ее перетекает по The combustion products of the fuel pass through the combustion chamber 2 (the burner is not shown on graphic materials) and the bundle of smoke tubes 3, and heat is transferred from the hot gas to the water in the boiler. The water in the boiler heats up, boils, its temperature expansion occurs, as a result of which part of it flows over

трубопроводу 6 в расширительный бак 5, вытесняя из него воздух через автоматический воздухоотводчик 7.pipeline 6 into the expansion tank 5, forcing air out of it through an automatic air vent 7.

В связи с тем, что парообразующие поверхности покрыты капиллярно-пористым слоем, содержащим множество активных центров парообразования, т.е. впадин, которые, при заполнении котла водой, заполняются водой не полностью и которые при дальнейшем нагреве являются зародышами пузырьков пара, то даже при большой плотности теплового потока пузырьковое кипение не переходит в пленочное, поэтому теплоотдача не снижается и мала вероятность перегрева стенок топки и дымогарных труб.Due to the fact that the vapor-forming surfaces are covered with a capillary-porous layer containing many active centers of vaporization, i.e. troughs which, when the boiler is filled with water, are not completely filled with water and which, upon further heating, are nuclei of vapor bubbles, even with a high heat flux density, bubble boiling does not pass into film boiling, therefore, heat transfer does not decrease and there is a low probability of overheating of the walls of the furnace and smoke tubes .

Пар собирается в верхней части котла в области теплообменника 4, и 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.Steam is collected in the upper part of the boiler in the area of the heat exchanger 4, and displaces water from this space through the pipe 6 to 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.

От нагретых поверхностей топки 2 и дымогарных труб 3 пар поднимается вверх, к трубкам теплообменника 4, на холодной поверхности трубок пар конденсируется, передавая тепло воде системы отопления, а конденсат стекает в объем жидкого теплоносителя.From the heated surfaces of the furnace 2 and the smoke tubes 3, the steam rises up to the tubes of the heat exchanger 4, on the cold surface of the tubes the steam condenses, transferring heat to the water of the heating system, and the condensate flows into the volume of the liquid coolant.

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

При остановке котла горелка гасится, вода перестает кипеть, пар конденсируется, давление в корпусе 1 становится ниже атмосферного и вода из расширительного бака 5 по трубопроводу 6 перетекает в него, занимая паровое пространство.When the boiler stops, the burner is extinguished, the water ceases to boil, the steam condenses, the pressure in the housing 1 becomes lower than atmospheric and the water from the expansion tank 5 flows through the pipeline 6 into it, occupying the steam space.

Корпус 1 котла полностью заполняется водой и котел готов к повторному запуску.The boiler body 1 is completely filled with water and the boiler is ready for restarting.

Таким образом, благодаря указанному выполнению устройства котла, повышается теплоотдача от горячих газов котловой воде, создаются условия для лучшего охлаждения стенок топочной камеры и дымогарных труб за счет увеличения площади парообразующих поверхностей без увеличения их размеров и геометрии, увеличения числа активных центров парообразования, ввиду большого количества пор в слое, покрывающем парообразующие поверхности, а также исключения пленочного кипения на парообразующих поверхностях.Thus, due to the indicated embodiment of the boiler device, the heat transfer from hot gases to the boiler water increases, conditions are created for better cooling of the walls of the combustion chamber and smoke pipes by increasing the area of the vaporizing surfaces without increasing their size and geometry, increasing the number of active centers of vaporization, due to the large number pores in the layer covering the vaporizing surfaces, as well as the exclusion of film boiling on the vaporizing surfaces.

Claims

1. A water boiler containing a sealed housing, a combustion chamber and a convective part in the form of a bundle of smoke tubes placed inside the housing, characterized in that the surfaces of the combustion chamber and / or convective pipes in contact with water are coated with a layer of permeable capillary-porous material.

2. The boiler according to claim 1, characterized in that the capillary-porous layer is made of porous metal.