ОТОПИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в системах теплоснабжения для интенсифицированного процесса конвективного теплообмена в теплоиспользующих установках. Известен отопительный прибор, содержащий корпус в виде отдельных секций или групп секций с верхним и нижним сквозными отверстиями теплоноситель циркулирующий в корпусе, причем верхние отверстия с двух сторон заглушены пробками, отличающийся тем, что он снабжен нагревательным прибором и регулятором температуры которые установлены диаметрально противоположно и закреплены посредством резьбового соединения в нижнем отверстии, а теплоноситель циркулирует в замкнутом контуре корпуса. Одна из пробок выполнена с возможностью установки в нее крана Маевского, а другая - с возможностью установки в нее манометра при наладке или глухой заглушке при работе. Нагревательный прибор содержит корпус с герметично вмонтированным в него нагревательным элементом, а регулятор температуры - корпус с герметично вмонтированным в него датчиком - реле температуры. Корпус нагревательного элемента и корпус регулятора температуры выполнены в виде радиаторных пробок (RU №2304256, МПК F24D 19/00, F24H 3/04, опубл. 10.08.2007.).
Среди недостатков данной конструкции следует отметить относительно низкую эффективность конвективного теплообмена, а также отсутствием возможности компенсации температурных расширений теплоносителя.
Известен теплообменник, включающий кожух с подводящим и отводящим патрубками, с закрепленной внутри него трубчатой системой с подводящим и отводящим патрубками, трубчатая система соединена с ее подводящим и отводящим патрубками внутри кожуха через демпферно-упругие элементы и содержит ограничитель хода вынужденных колебаний, установленный на внутренней поверхности трубчатого кожуха, причем в отводящем патрубке трубчатой системы установлен ударный узел (RU 95814, МПК G01M 15/00, E21C 29/00, опубл. 10.07.2010 г.).
Недостатком данной конструкции является то, что нагревательный элемент теплоэнергетической установки в виде трубчатой системы не достаточно полно использует энергию количества движения греющего теплоносителя к интенсификации процесса теплообмена с нагреваемой средой.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является отопительный прибор преимущественно системы отопления помещения, содержащий, по крайней мере, два нагревательных элемента, выполненных с возможностью пропуска через них теплового носителя для конвективной передачи тепла во внешнюю среду. Нагревательные элементы установлены один над другим с образованием воздушного зазора между ними, в котором размещена перегородка для разделения потока воздуха, поступающего к одному нагревательному элементу, от потока воздуха, поступающего к другому нагревательному элементу, и разделения исходящих от указанных нагревательных элементов потоков воздуха. Нагревательные элементы установлены один над другим непосредственно или один из нагревателей смещен в горизонтальном направлении относительно другого. Перегородка выполнена S-образной в поперечном сечении. (RU 2007108900, МПК F24H 3/06, опубл. 20.09.2008 г.).
Среди недостатков данной конструкции следует отметить низкую эффективность работы отопительного прибора, обусловленную низким использованием потенциала температурного напора теплоносителя и, следовательно, относительно малым коэффициентом теплоотдачи к нагреваемой среде (воздуху). Кроме того, данный отопительный прибор склонен к зашламлению и отложениям, содержащимся в теплоносителе.
Технический результат заключается в повышение энергетической эффективности отопительного прибора за счет интенсификации конвективного теплообмена от использования энергии импульса количества движения теплоносителя, генерируемого в нем и повышения его надежности.
Технический результат достигается за счет того, что отопительный прибор включает, по крайней мере, два нагревательных элемента с двухсторонним пропуском через них теплового носителя через вход и выход для конвективной передачи тепла во внешнюю среду. Нагревательные элементы установлены один над другим с образованием воздушного зазора между ними. Дополнительно содержит ударный клапан, закрепленный в пульсаторе, установленный на выходе теплоносителя. Нагревательные элементы сообщены между собой через расположенные между ними в воздушном зазоре демпферно-упругие элементы, обеспечивающие смещение нагревательных элементов в вертикальном и горизонтальном направлении относительно друг друга. Демпферно-упругие элементы выполнены из резины, армированной тканью, или металлических сильфонов.
На фиг. 1 показан общий вид конструкции отопительного прибора. Отопительный прибор включает в себя два нагревательных элемента 1 с двухсторонним пропуском через них теплового носителя через вход 2 и выход 3 для конвективной передачи тепла во внешнюю среду, Нагревательные элементы 1 установлены один над другим с образованием воздушного зазора между ними. Дополнительно отопительный прибор содержит ударный клапан 4, закрепленный в пульсаторе 5, установленный на выходе 3 теплоносителя. Нагревательные элементы 1 сообщены между собой через расположенные между ними в воздушном зазоре демпферно-упругие элементы 6, обеспечивающие смещение нагревательных элементов 1 в вертикальном и горизонтальном направлении относительно друг друга.
Демпферно-упругие элементы 6 выполнены из резины, армированной тканью, или металлических сильфонов.
Отопительный прибор работает следующим образом. Изначально отопительный прибор крепится к неподвижной площадке кронштейнами нагревательного элемента 1 (на фиг. 1 кронштейны не указаны), выполненного со входом 2 и выходом 3 теплоносителя. Затем осуществляют заполнение внутренней полости отопительного прибора греющей средой (теплоносителем) через входное отверстие 2 нагревательного элемента 1. Далее теплоноситель распределяется по остальным нагревательным 1 и демпферно-упругим элементам 6 (воздух, при этом должен быть удален). Затем осуществляют циркуляцию теплоносителя через вход 2 и выход 3 теплоносителя в нагревательном элементе 1 отопительного прибора. При этом весь поток греющей среды на выходе 3 из отопительного прибора поступает к пульсатору 5 с открытым ударным клапаном 4 и стремится увлечь его за собой воздействием собственной скорости истечения через него и, когда это воздействие окажется достаточным, ударный клапан 4 закроется, а в пульсаторе 5 возникнет явление гидравлического удара (импульс количества движения теплоносителя), положительная волна распространения которого будет направлена к входу 2 греющего теплоносителя в отопительный прибор. За счет податливости демпферно-упругих элементов 4 отопительный прибор, будет изменять свои размеры в сторону увеличения и, одновременно с этим, будет происходить интенсификация конвективного теплообмена от импульсного движения нагревательных элементов 1 в нагреваемой среде (воздухе).
После того, как импульс количества движения теплоносителя будет поглощен (частично или полностью) податливостью конструкции отопительного прибора ударный клапан 4 в пульсаторе 5 автоматически откроется, демпферно-упругие элементы 6 примут начальное положение и отопительный прибор примет свои исходные размеры. Одновременно с возвращением к исходной форме конструкции отопительного прибора будет происходить интенсификация конвективного теплообмена от движения нагревательных элементов 1 в нагреваемой среде (воздухе).
После того, как движущийся через отопительный прибор теплоноситель вновь закроет ударный клапан 4 пульсатора 5, процесс интенсифицированного теплообмена повторится в описанной выше последовательности.
Регулируемая частота перекрытия проходного сечения пульсатора 5 ударным клапаном 4 (на фиг. 1 механизм регулирования не показан) обеспечивает необходимую (заданную) эффективность теплоотдачи нагревательных элементов 1 от изменения их частоты и амплитуды пульсаций в нагреваемой среде (воздухе).
Импульсная циркуляция теплоносителя, при этом, способствует реализации эффекта самоочищения поверхностей теплопередачи от отложений и шлама.
В результате использования данной конструкции отопительного прибора увеличивается полезное использование потенциала температурного напора теплоносителя от интенсифицированного процесса теплообмена при увеличении степени турбулизации греющего и нагреваемого потоков относительно поверхности теплопередачи нагревательных элементов, обеспечении эффекта самоочищения внутреннего пространства циркуляции греющей среды, что позволяет увеличить межремонтный срок эксплуатации отопительного прибора. Относительно высокая надежность работы устройства обеспечивается простотой его конструкции.