ТЕПЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО ОТОПИТЕЛЬНОГО КОТЛА

Полезная модель относится к энергетике и может быть использована для автономного водяного отопления и круглогодичного горячего водоснабжения бытовых и производственных помещений, для обогрева жилых помещений и отбора горячей воды для бытовых нужд.
Известно теплообменное устройство отопительного котла, в котором теплообменный элемент выполнен в виде полости Г-образной формы с расширенной верхней частью (см. заявку на изобретение РФ №2000104926, МПК F 24 H 1/00).
Недостатком является то, что при данной конструкции не обеспечивается высокий КПД котла.
Известно также теплообменное устройство с теплообменными элементами в виде плоских горизонтальных труб (см. патент РФ №2158394, МПК F 24 H 1/00).
Однако использование плоских теплообменных элементов ведет к удорожанию котла за счет увеличения трудоемкости изготовления теплообменных элементов.
Наиболее близким к предлагаемому решению является теплообменное устройство отопительного котла, содержащее наружный и внутренний корпуса, полость между которыми образует водяную рубашку, с теплообменными элементами в виде рядов полых труб для циркуляции теплоносителя. Теплообменные элементы расположены во внутреннем корпусе и образуют с полостью водяной рубашки замкнутый контур для теплоносителя. Теплообменные элементы установлены горизонтально и диаметрально противоположно на разновысотных уровнях (см. заявку на изобретение РФ №2002110019, МПК F 24 H 1/44).
Недостатком устройства является то, что, Теплообменные элементы выполнены в виде плоских полых элементов, что требует дополнительных затрат на их изготовление. Строго горизонтальное расположение теплообменных элементов задерживает движение теплоносителя, что не способствует интенсивному теплообмену. Расположение теплообменных элементов по отношению к предыдущему под углом 90° усложняет сборку и сварку котла.
Задачей предлагаемого решения является повышение КПД и надежности при снижении металлоемкости.
Поставленная задача решается тем, что в теплообменном устройстве отопительного котла, содержащем наружный и внутренний корпуса, полость между которыми образует водяную рубашку, расположены Теплообменные элементы в виде рядов полых труб,
установленные горизонтально во внутреннем корпусе, и образующие с полостью водяной рубашки замкнутый контур для циркуляции теплоносителя. Для циркуляции теплоносителя, находящегося в полости водяной рубашки, согласно решению, в поперечной плоскости полости водяной рубашки установлены перегородки, имеющие каналы для прохождения теплоносителя, предназначенные для обеспечения изменения направления движения теплоносителя в рядах труб.
Корпуса выполнены прямоугольными, а перегородки образованы уголковыми элементами Г-образного профиля, расположенными по длине трех сторон. Условный диаметр труб выбирают в интервале от 10 до 32 мм в зависимости от мощности котла. Трубы и перегородки расположены под углом от 1,3°-3° к поперечной плоскости.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 приведен общий вид теплообменного устройства - вид сбоку, а на фиг.2 - в вертикальном сечении, где:
1 - теплообменные элементы;
2 - угол наклона;
3 - направление движения теплоносителя;
4 - внешний корпус;
5 - внутренний корпус;
6 - водяная рубашка;
7 - перегородки.
Устройство содержит наружный 4 и внутренний 5 прямоугольные корпуса. Полость между ними образует водяную рубашку 6. Теплообменные элементы 1 выполнены в виде рядов полых труб для циркуляции теплоносителя и расположены во внутреннем корпусе 5. В поперечной плоскости полости водяной рубашки 6 установлены перегородки 7, например, в виде элементов Г-образного профиля, приваренных одной стороной профиля к трем сторонам внутреннего корпуса 5. Отсутствие перегородки на четвертой стороне образует зазор (канал) между внешним и внутренним корпусом для прохождения теплоносителя. Перегородки делят ряды труб на секции, при этом в смежных секциях теплоноситель движется в противоположных направлениях за счет соответствующего наклона труб (противоположного для смежных секций) и расположения зазоров, с разных, например, противоположных сторон корпусов.
Устройство работает следующим образом: теплоноситель (вода), поступающий снизу полости водяной рубашки устройства, нагревается и перемещается вверх по направлению 3. Для оптимизации теплосъема при перемещении теплоносителя теплообменные трубы 1 расположены не горизонтально, а под углом к поперечной плоскости. Для предотвращения прямого движения воды по полости водяной рубашки 6
между стенками ввариваются перегородки 7 под углом к поперечной плоскости, равным углу подъема труб. Т.о. трубы 1 и перегородки 7 расположены в устройстве параллельно. Все вместе обеспечивает змеевидное прохождение теплоносителя по теплообменнику, что значительно повышает КПД котла.
Угол наклона труб 1,3°-3° определен в результате расчетов и опытных работ. Отсутствие угла наклона труб препятствует интенсивному прохождению теплоносителя по теплообменнику, что приводит к застойным явлениям. Угол более 3° не обеспечивает полного теплосъема, уменьшает КПД котла.
Предложенное решение позволяет также уменьшить трудовые и материальные затраты, энергоемкость, себестоимость единицы изделия за счет использования стандартных облегченных труб с условным проходом в зависимости от мощности котла от 10 до 32 мм и простой конструкции устройства.