ОТОПИТЕЛЬ И ТЕПЛООБМЕННИК, ОБЕЗЗАРАЖИВАЮЩИЙ ВОЗДУХ
AIR DECONTAMINATING HEAT EXCHANGER AND HEATER

Область техники
Изобретение относится к устройствам для обработки воздуха в помещениях.
Предшествующий уровень техники
Известны отопители, использующие горелку и теплообменник для нагрева прокачиваемого воздуха. Наиболее близким аналогом заявленного отопителя является отопитель, раскрытый в патенте РФ 2647014 от 04.12.2020, включающий кожух, вентилятор, горелку и теплообменник, установленный относительно кожуха с зазором для прохода нагреваемого воздуха. В этом известном отопителе вся масса воздуха прокачивается через отопитель в промежутке между отопителем и кожухом отопителя. При этом поток воздуха нагревается только со стороны наружной стенки корпуса отопителя, что уже предполагает сравнительно небольшой нагрев воздуха, недостаточный для испарения содержащихся в воздухе микрокапель, являющихся носителями инфекции.
Использование тепла для обеззараживания воздуха раскрыто в ряде изобретений, например, в патенте РФ №44251 от 10.03.2005, патенте США US4661126 от 28.04.1987 и патенте США US7332140 от 19.02.2008. Вместе с тем, в этих известных технических решениях не решена проблема прогрева микрокапель, в составе которых распространяются патогены, до температуры, превышающей температуру денатурации белков и нуклеотидов патогенных микробов.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является теплообменник, обеззараживающий воздух, раскрытый в патенте США US 373762605.06.1973, состоящий из корпуса и канала для прохода, нагревания и обеззараживания воздуха внутри корпуса, проходящего внутри корпуса вдоль винтовой линии, охватывающей часть внутреннего пространства корпуса, занимаемого источником тепла. Вместе с тем, в этом известном техническом решении также не решается проблема прогрева микрокапель, в составе которых распространяются патогены. Микрокапли, находящиеся в центральной части потока внутри канала частично испаряются, снижая при этом температуру своего нагрева и сохраняя ее ниже температуры денатурации белков и нуклеотидов патогенных микробов, находящихся в микрокаплях.
Заявляемое изобретение направлено на обеспечение обеззараживания патогеннов, достигаемого прогревом микрокапель в процессе прохождения потока воздуха через теплообменник до температуры, превышающей температуру денатурации белков и нуклеотидов патогенных микробов.
Раскрытие изобретения
Технический результат, достигаемый при использовании заявленного изобретения, заключается в прогреве микрокапель в процессе прохождения потока воздуха через теплообменник до температуры, превышающей температуру денатурации белков и нуклеотидов патогенных микробов. Прогрев микрокапель обеспечивается в следствие контакта микрокапель с поверхностями, нагретыми до температуры, гарантирующей испарение соприкасающихся с ними микрокапель и последующую денатурацию белков и нуклеотидов патогенных микробов.
Указанные технические результаты достигаются в отопителе, включающем кожух, вентилятор, горелку и теплообменник с корпусом, установленный относительно кожуха с зазором для прохода воздуха, и, по меньшей мере, один канал внутри корпуса теплообменника для прохода, нагревания и обеззараживания воздуха, при этом элементы канала направляют поток воздуха на стенку канала, нагреваемую горелкой.
Расположенная внутри корпуса теплообменника жаровая труба горелки может быть выполнена в виде глухого цилиндра с боковой поверхностью, перфорированной для выхода продуктов сгорания.
Зазор для прохода воздуха, забираемого из окружающей среды, между кожухом и корпусом теплообменника необходим для предотвращения сильного нагрева кожуха, ограждающего теплообменник. При этом забираемый из окружающей среды воздух может сначала проходить к вентилятору между кожухом и корпусом теплообменника, а затем поступать в канал внутри корпуса теплообменника для нагревания и обеззараживания.
В другом варианте конструкции отопителя воздух из окружающей среды одновременно подается в канал внутри корпуса теплообменника и в зазор между кожухом и корпусом теплообменника. При этом пропускная способность канала или каналов внутри корпуса теплообменника может на порядок превосходить пропускную способность зазора между кожухом и корпусом теплообменника.
Канал внутри корпуса теплообменника для прохода, нагревания и обеззараживания воздуха может быть выполнен зигзагообразны, при этом каждое предшествующее колено (элемент) канала направляет поток воздуха на стенку следующего колена, нагреваемую горелкой.
Отопитель включает кожух цилиндрической формы и расположенные в кожухе последовательно и осесимметрично вентилятор, горелку и теплообменник с корпусом в виде цилиндра с осесимметричным отверстием в торцевой стенке для горелки, располагаемой внутри корпуса, и отверстиями на периферии торцевой стенки для входа воздуха в каналы, а на периферии противоположной торцевой стенке корпуса с отверстиями для выхода нагретого и обеззараженного воздуха, при этом пропускная способность каналов внутри корпуса теплообменника превышает пропускную способность зазора между кожухом и корпусом теплообменника более, чем 10 раз.
Другим вариантом конструкции каждого канала может быть его выполнение в виде патрубка с завихрителем (элементом канала) или несколькими завихрителями (элементами) внутри для направления микрокапель, испытывающих центробежное ускорение, к стенке патрубка, нагреваемой горелкой.
Еще один вариант конструкции канала раскрыт в описании теплообменника, приведенном ниже.
Указанные технические результаты достигаются в теплообменнике, обеззараживающем воздух, с корпусом, нагреваемым горелкой, расположенной внутри корпуса, и, по меньше мере, одним каналом внутри корпуса для прохода, нагревания и обеззараживания воздуха, при этом в стенке корпуса выполнено отверстие для горелки, и отвода продуктов сгорания, а каждый канал включает, по меньшей мере, два патрубка, вставленных один в другой с зазором, соединенных своими торцами со стенкой корпуса, выполненной с отверстием для входа воздуха из вне корпуса в первый патрубок, выполненный с глухой торцевой стенкой, обращенной внутрь второго патрубка, и отверстиями в цилиндрической стенке для прохода, поступающего в первый патрубок воздуха, во второй патрубок c нагреваемой горелкой цилиндрической стенкой и соединенный со стенкой корпуса, выполненной с отверстием для выхода вне корпуса нагретого и обеззараженного воздуха.
Корпус теплообменника может быть выполнен в виде цилиндра с отверстиями в торцевой стенке: осесимметричным корпусу для горелки и на периферии торцевой стенки для входа воздуха из вне корпуса в первые патрубки каналов, при этом вторые патрубки каналов могут быть соединены с отверстиями в противоположной торцевой стенке цилиндра для выхода вне корпуса нагретого и обеззараженного воздуха.
Каждый канал для прохода, нагревания и обеззараживания воздуха может проходить внутри корпуса вдоль винтовой линии, охватывающей часть внутреннего пространства корпуса, занимаемого горелкой. Тем самым увеличивается поверхность каждого канала, нагреваемая горелкой.
Каждый канал может включать третий патрубок с торцевыми стенками, охватывающий с зазором часть второго патрубка, вставленную в отверстие торцевой стенки третьего патрубка и выполненную с отверстиями в цилиндрической стенке для прохода воздуха в третий патрубок c цилиндрической стенкой, нагреваемой горелкой, соединенный со стенкой корпуса, выполненной с отверстием для выхода вне корпуса нагретого и обеззараженного воздуха.
Последний из патрубков (например, четвертый) каждого канала, может охватывать с зазором часть предшествующего патрубка, вставленную в отверстие торцевой стенки последнего патрубка и выполненную с отверстиями в цилиндрической стенке для прохода воздуха в последний патрубок, соединенный своим торцом со стенкой корпуса, выполненной с отверстием для выхода нагретого и обеззараженного воздуха из последнего патрубка.
Отверстия в цилиндрических стенках патрубков каждого канала могут быть выполнены с формирователями струй пара, например, в виде колец или лепестков, примыкающих к отверстиям с наружной стороны патрубков каналов, направляющих струи пара на внутреннюю поверхность горячей стенки следующего патрубка канала.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 и фиг. 2 показан отопитель с теплообменником, обеззараживающим нагреваемый воздух.
Осуществление изобретения
Отопитель, показанный на фиг. 1 и фиг. 2, включает кожух 1, вентилятор 2, горелку с жаровой трубой 3 и теплообменник с корпусом 4, установленный относительно кожуха 1 с зазором для прохода воздуха, и шесть каналов 5 внутри корпуса 4 теплообменника для прохода, нагревания и обеззараживания воздуха. Стенки корпуса 4 теплообменника и каналов 5 нагреваются горелкой до температуры около 600°С. Зазор между кожухом 1 и корпусом 4 теплообменника необходим для предотвращения чрезмерного нагревания кожуха и, соответственно, воздуха и предметов, окружающих теплообменник.
Каждый канал 5 состоит из четырех патрубков (элементов канала) 6, 7, 8 и 9, вставленных один в другой с зазором. Каждый из патрубков 6 и 7 соединен своими торцом с торцевой стенкой корпуса 4 с отверстием для входа воздуха из вне корпуса в первый патрубок 6, выполненный с глухой торцевой стенкой, обращенной внутрь второго патрубка 7 и отверстиями 10 в цилиндрической стенке для прохода воздуха из первого патрубка 6 к цилиндрической стенке второго патрубка 7, нагреваемой непосредственно жаровой трубой 3 горелки.
Третий патрубок 8 выполнен с торцевой стенками, охватывает с зазором часть второго патрубка 7, вставленную в отверстие торцевой стенки третьего патрубка 8 и выполненную с отверстиями 11 в цилиндрической стенке для прохода воздуха к цилиндрической стенке третьего патрубка нагреваемой непосредственно жаровой трубой 3 горелки.
Последний четвертый патрубок 9 каждого канала охватывает с зазором часть предшествующего третьего патрубка 8, вставленную в отверстие торцевой стенки четвертого патрубка 9 и выполненную с отверстиями 12 в цилиндрической стенке для прохода воздуха к цилиндрической стенке четвертого патрубка 9, нагреваемой непосредственно жаровой трубой 3 горелки и соединенной своим торцом с торцевой стенкой корпуса 4 теплообменника, выполненной с отверстием для выхода нагретого и обеззараженного воздуха из четвертого патрубка 9 каждого канала теплообменника, а затем и из отопителя.
Пропускная способность шести каналов внутри корпуса теплообменника на порядок превосходить пропускную способность зазора между кожухом и корпусом теплообменника.