КОТЕЛ ВОДОГРЕЙНЫЙ

Полезная модель относится к области коммунальной теплоэнергетики, предназначена для нагрева воды и может быть использована для обогрева помещений и отбора горячей воды для бытовых нужд.
Известен котел водогрейный фирмы Ferroli (Италия), содержащий контуры систем отопления и горячего водоснабжения, включающие соответственно первичный теплообменник, выполненный в виде оребренной рядом пластин трубы, и размещенный в ней вторичный теплообменник в виде закрученной в спираль трубки. Вода для системы отопления нагревается с помощью газовых горелок и через вторичный теплообменник нагревает воду в контуре горячего водоснабжения (Рекламные материалы. Котлы Ferroli. Двухконтурные газовые котлы, www.stks.ru).
Однако геометрия теплообменников с круглым сечением труб не обеспечивает оптимальное соотношение их теплопередающей способности и расхода теплоносителя, что снижает КПД и экономичность котла.
Указанный недостаток устранен в другом известном водогрейном котле марки «MAIN 24 Fi», выпускаемом фирмой BAXI (Италия), который является наиболее близким к предлагаемой полезной модели по совокупности признаков и принят за прототип.
Известный котел содержит контуры систем отопления и горячего водоснабжения и газовую горелку.
Контур системы отопления снабжен первичным теплообменником, который выполнен в виде ряда параллельных труб с сечением в форме эллипса, размещенных горизонтально в сечении котла над газовой горелкой и проходящих через пластины оребрения. Концы труб объединены с помощью коллекторов.
Контур системы горячего водоснабжения содержит вторичный теплообменник, выполненный в виде трубчатого змеевика, последовательно проходящего внутри всех труб первичного теплообменника.
Труба змеевика имеет сложную эллипсообразную форму поперечного сечения с вогнутыми вовнутрь отдельными участками, что позволяет компенсировать температурные деформации змеевика (Рекламные материалы фирмы BAXI. www.BAXI.ru).
Взаимное положение труб первичного и вторичного теплообменников обеспечивается благодаря контакту по четырем точкам в поперечном сечении, расположенным на большой и малой его осях.
Недостатком известного водогрейного котла является сложность конструкции и трудоемкость изготовления трубчатого змеевика и котла в целом.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение технологичности изготовления котла за счет упрощения конструкции вторичного теплообменника.
Для решения поставленной задачи предлагается котел водогрейный, содержащий, как и наиболее близкий к нему известный, контуры систем отопления и горячего водоснабжения, включающие соответственно первичный теплообменник, выполненный в виде ряда параллельных труб с поперечным сечением в форме эллипса, размещенных горизонтально в сечении котла над газовой горелкой, проходящих через пластины оребрения и объединенных по концам коллекторами, и вторичный теплообменник, выполненный в виде трубчатого змеевика, последовательно проходящего внутри всех труб первичного теплообменника.
м
б
б
м
б
В отличие от известного, в предлагаемом котле трубчатый змеевик вторичного теплообменника выполнен с поперечным сечением в форме эллипса, размер которого по наружной поверхности змеевика вдоль большой оси de выбран из условия D<d<D, где D и D - размеры по внутренней поверхности труб первичного теплообменника вдоль малой и большой осей их поперечного сечения,
при этом змеевик установлен внутри труб первичного теплообменника с вертикальным расположением большой оси его поперечного сечения и таким образом, что точки пересечения больших и малых осей поперечных сечений змеевика и трубы совпадают, а оси поперечных сечений всех труб первичного теплообменника повернуты и образуют с осями поперечного сечения змеевика угол, при котором обеспечивается касание труб по двум диаметрально противоположным прямым линиям.
Кроме того, оси поперечных сечений труб первичного теплообменника могут быть повернуты в одном направлении.
Можно расположить оси так, чтобы поперечные сечения соседних труб были повернуты в противоположных направлениях. В этом случае обеспечивается более надежная фиксация змеевика относительно труб первичного теплообменника.
Выполнение трубчатого змеевика вторичного теплообменника с поперечным сечением в форме эллипса и предлагаемое полезной моделью взаимное расположение труб первичного и вторичного теплообменников упрощает конструкцию котла без снижения интенсивности процесса теплообмена и упрощает его изготовление.
Предлагаемый водогрейный котел изображен на фиг.1÷5:
на фиг.1 дана упрощенная принципиальная схема котла;
на фиг.2 - теплообменник;
на фиг.3 - сечение по А-А (фиг.2);
на фиг.4, 5 - вариант исполнения по сечению Б-Б (фиг.2).
Котел водогрейный содержит герметичную камеру 1 и размещенные в ней инжекционную газовую горелку 2, первичный и вторичный теплообменники 3, 4, вытяжной колпак 5, линию подачи газа 6 с газовым клапаном 7, контуры систем отопления и горячего водоснабжения.
Контур системы отопления включает первичный теплообменник 3, циркуляционный насос 8, трубопровод 9 подачи воды в систему отопления и трубопровод 10 возврата воды из системы отопления.
В состав контура системы горячего водоснабжения входит вторичный теплообменник 4, с трубопроводами входа холодной воды 11 и выхода горячей воды 12.
В контуре системы отопления предусмотрена перепускная линия 13 с байпасным клапаном 14.
Первичный теплообменник (фиг.2) представляет собой ряд параллельных труб 15 с поперечным сечением в форме эллипса, оребренных пластинами 16 и объединенных по концам коллекторами 17, 18, 19.
Вторичный теплообменник 4 выполнен в виде последовательно проходящего внутри всех труб 15 трубчатого змеевика с поперечным сечением трубы в форме эллипса, большая ось которого ориентирована вертикально вдоль оси «у» (фиг.3, 4, 5).
1
1
1
Точки пересечения осей «х» и «у» и «х» и «у» эллипсов поперечных сечений труб теплообменников 3, 4 совпадают (точка «0»), а ось «у» повернута от оси «у» на угол α, при котором обеспечивается касание труб по двум диаметрально противоположным прямым линиям.
1
Причем, в одном предлагаемом варианте (фиг.4) выполнения котла ось «у» повернута от вертикали в одну сторону, а в другом варианте (фиг.5) оси соседних труб повернуты в разные стороны.
Взаимное положение труб остается неизменным благодаря их жесткому закреплению в коллекторах 17, 18, 19.
Котел водогрейный работает следующим образом. Газ через трубопровод 6 и газовый клапан 7 подается в инжекционную газовую горелку 2 низкого давления, где и сжигается. Тепло продуктов сгорания, проходящих через развитые поверхности, образованные пластинами оребрения 16, передается воде, циркулирующей благодаря насосу 8 по контуру системы отопления. Продукты сгорания,
прошедшие через теплообменник 3, отводятся через вытяжной колпак 5. Необходимая температура воды в системе отопления поддерживается регулированием работы горелки 2 с помощью газового клапана 7 и системы автоматизации.
При появлении потребности в горячей воде для хозяйственных нужд (открытие крана потребления горячей воды) холодная вода поступает в контур горячего водоснабжения и насос 8 по сигналу от системы автоматизации обеспечивает циркуляцию горячей воды системы отопления по малому замкнутому контуру через байпасный клапан 14 и трубопровод 13, обеспечивая быстрый нагрев холодной воды, проходящей через змеевик вторичного теплообменника 4, за счет тепла, передаваемого через стенки змеевика.
Выполнение труб первичного теплообменника и змеевика вторичного теплообменника с поперечным сечением в форме эллипса позволяет повысить технологичность изготовления теплообменника за счет упрощения конструкции и повысить эффективность работы котла благодаря оптимальной форме поперечных сечений труб змеевика, и предлагаемому взаимному их расположению.