УСТРОЙСТВО НАГРЕВА ГАЗОВ
DEVICE FOR GAS HEATING

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в разных отраслях промышленности, например металлургии, машиностроении, промышленности стройматериалов при нагреве азота, водорода, инертных газов для использования в качестве защитных сред при нагреве, а также при нагреве воздуха для использования в технологиях нагрева и в системах воздушного отопления производственных и бытовых помещений.
Известно устройство для нагрева воздуха, которое имеет корпус, в полости которого на входе воздуха установлена перфорированная камера, отверстия которой сообщены с рабочей камерой, сообщенной с патрубком подачи газа (см. Курбанов А.З. Энергосберегающее оборудование для автономных комплексных систем теплоснабжения промышленных предприятий. - Тверь: ГЕРС, 2001, с.47-48).
К недостаткам указанного устройства относится неполное выгорание топлива при широком диапазоне его подачи, что приводит к появлению вредных выбросов выше допустимых значений.
Прототипом предложенного изобретения является устройство для нагрева воздуха (RU 2230256, опублик. 10.06.2004), которое содержит цилиндрический корпус с установленным в нем коаксиально ему перфорированным цилиндром. В полости последнего на входе установлена цилиндрическая воздушная камера, по всей поверхности которой выполнены отверстия, с образованием между ее поверхностью и перфорированным цилиндром кольцевой полости. С одного из торцов этой полости установлена кольцевая стенка, а внутри нее установлена кольцевая перфорированная перегородка с образованием между ней и торцевой кольцевой стенкой газовой камеры, сообщенной с патрубком подвода газа. Между газовой камерой и цилиндрическими поверхностями, образующими кольцевую полость, образована рабочая камера.
К недостаткам этого устройства относятся невозможность использования его при нагреве горючих и инертных газов, а также присутствие в нагретом воздухе части отработанных продуктов сгорания.
В предложенном изобретении достигается технический результат, заключающийся в обеспечении эффективного нагрева различных газов, в том числе горючих, и воздуха с исключением прямого контакта нагреваемых газов с отработанными дымовыми газами и их последующим смешением.
Указанный технический результат достигается в предложенном изобретении следующим образом.
Устройство нагрева газов содержит цилиндрический корпус, снабженный патрубком подвода воздуха. Внутри корпуса коаксиально установлен перфорированный цилиндр, в полости которого коаксиально установлен цилиндрический корпус камеры нагрева газов.
Полость между перфорированным цилиндром, цилиндрическим корпусом камеры нагрева газов и кольцевой камерой подвода топлива с входным топливным патрубком, установленной с торца перфорированного цилиндра, образует камеру горения.
В полости корпуса камеры нагрева газов установлен коаксиально перфорированный цилиндр подвода холодных газов с входным патрубком холодных газов.
Камера нагрева газов снабжена патрубком отвода горячих газов.
Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображен общий вид устройства для нагрева газов.
Устройство для нагрева газов содержит цилиндрический корпус 4 с патрубком подвода воздуха на горение 3.
Внутри корпуса 4 установлен коаксиально перфорированный цилиндр 5.
В полости перфорированного цилиндра 5 установлен коаксиально корпус 6 камеры нагрева газов с патрубком 8 отвода горячих газов
В торце цилиндра 5 расположена кольцевая камера подачи топлива, снабженная патрубком 2.
Образованная стенками цилиндра 5, корпуса 6 и камеры подачи топлива кольцевая полость представляет собой камеру горения.
В полости корпуса 6 коаксиально установлен перфорированный цилиндр 7 подвода холодных газов с входным патрубком 1 с образованием камеры нагрева холодного газа.
Устройство работает следующим образом.
Воздух вентилятором (не показан) подается в воздушную камеру, образованную корпусом 4 и перфорированным цилиндром 5, откуда через систему отверстий перфорированного цилиндра 5 направляется струями перпендикулярно поверхности корпуса 6 камеры нагрева.
Через патрубок подачи топлива 2 в топливную камеру поступает топливо, подаваемое из нее в камеру горения. В камере горения происходит взаимодействие топлива с системой воздушных струй и производится его воспламенение с помощью электрозапальника (не показан).
В начальной части камеры горения система диффузионных воздушных факелов организует горение топлива на поверхности корпуса 6 камеры нагрева газов с высокой плотностью теплового потока к поверхности при минимальном образовании оксидов азота в условиях горения с общим избытка воздуха меньше единицы, а в хвостовой части камеры горения производится дожигание продуктов неполного горения с общим коэффициентом избытка воздуха значительно больше единицы, что позволяет практически полностью дожечь оксид углерода и минимизировать образования оксидов углерода в условиях пониженных температур в хвостовой части камеры горения.
В камеру нагрева холодный газ поступает от патрубка 1 через отверстия перфорированного цилиндра 7 в виде системы струй, перпендикулярных к теплопередающей внутренней поверхности корпуса камеры нагрева. Холодный газ, вытекая из отверстий торцевой части перфорированного цилиндра 7 после соударения с внутренней поверхностью корпуса 6 камеры нагрева, образует систему веерных струй, эффективно воспринимающих теплоту, передаваемую в хвостовой части камеры горения корпусу 6 камеры нагрева. Нагретый газ, двигаясь из хвостовой части к выходу из камеры нагрева, взаимодействуя со струями по ходу движения, воспринимая мощный поток теплоты, поступающей из начальной части зоны горения, значительно повышает свою температуру.
Таким образом, в предложенном изобретении достигается эффективный нагрев различных газов, в том числе горючих, и воздуха с исключением прямого контакта нагреваемых газов с отработанными дымовыми газами и их последующим смешением.
Полученный теплоноситель используется в качестве защитной среды в технологиях безокислительного нагрева, а также в системах воздушного отопления.