ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ

Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно, к водогрейным котлам, и может быть использована в системах отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий.
Известны водогрейные котлы, основными элементами которых являются герметичный корпус, заполненный жидким теплоносителем (водой), топочная камера и дымогарные трубы, погруженные в теплоноситель, теплообменник, размещенный над поверхностью теплоносителя, например, патенты РФ №2080516, МПК F22B 7/00, №2289070, МПК F24H 1/00, №57432 и №58668, МПК F24H 1/00.
При работе котлов данного типа в результате нагрева и испарения жидкого теплоносителя его паровая фаза контактирует с поверхностью теплообменника, конденсируется на ней, передавая тепло воде системы отопления, а конденсат стекает в объем жидкого теплоносителя.
Известный водогрейный котел по патенту №57432 является наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели и выбран заявителем в качестве ближайшего аналога.
Недостатком известного водогрейного котла является низкая теплоотдача от топочных газов котловой воде, перегрев стенок топочной камеры и дымогарных труб и, как следствие, их интенсивный износ. Эти недостатки обусловлены тем, что в известном водогрейном котле при большой плотности теплового потока в топочной камере преобладает пленочное кипение воды на парообразующих поверхностях. При таком режиме кипения отдельные пузырьки пара сливаются и образуют сплошную паровую пленку, при этом теплоотдача резко снижается, ухудшается охлаждение стенок топочной камеры и дымогарных труб, что приводит к их перегреву и интенсивному износу.
Техническим результатом полезной модели является повышение теплоотдачи и улучшение условий охлаждения стенок топки и дымогарных труб за счет увеличения площади парообразующей поверхности и числа активных центров парообразования на ней без изменения геометрической формы и размеров топки и дымогарных труб,
Указанный технический результат достигается тем, что в водогрейном котле, содержащем герметичный корпус, размещенные внутри корпуса топочную камеру и конвективную часть в виде пучка дымогарных труб, согласно полезной модели, поверхности топочной камеры и/или труб конвективной части, контактирующие с водой, покрыты слоем проницаемого капиллярно-пористого материала.
Капиллярно-пористый слой может быть выполнен из пористого металла по любой из существующих технологий (напыление, сварка или пайка пластин из пористого металла).
Благодаря указанному выполнению устройства котла повышается теплоотдача от горячих газов котловой воде, создаются условия для лучшего охлаждения стенок топочной камеры и дымогарных труб конвективной части за счет увеличения площади парообразующих поверхностей, числа активных центров парообразования ввиду большого количества пор в слое, покрывающем парообразующие поверхности.
Охарактеризованная указанными выше существенными признаками полезная модель на дату подачи заявки не известна в Российской Федерации и за границей и отвечает требованиям критерия "новизна".
Полезная модель может быть реализована промышленным способом с использованием известных технических средств, технологий и материалов и соответствует требованиям критерия "промышленная применимость".
Сущность полезной модели поясняется графическим материалом, где:
- на фиг.1 изображено поперечное сечение водогрейного котла.
- на фиг.2 изображен выносной элемент I на фиг.1 (сечение трубы конвективной части).
Водогрейный котел содержит герметичный корпус 1, в нижней части которого размещены топочная камера 2 и дымогарные трубы 3. В верхней части котла - теплообменник 4. Расширительный бак 5 соединен трубопроводом 6 с нижней частью корпуса 1 котла, при этом верхняя часть расширительного бака 5 снабжена автоматическим воздухоотводчиком 7.
К нижней части корпуса 1 подведен трубопровод 8 с краном 9, служащий для заполнения котла водой. Верхняя часть корпуса 1 снабжена патрубком 10 с краном 11 для удаления воздуха из корпуса 1 котла при заполнении его водой.
Поверхности А топочной камеры 2 и/или дымогарных труб 3 конвективной части, контактирующие с водой, покрыты, по любой известной технологии, слоем 12 проницаемого капиллярно-пористого материала.
Подготовка котла к работе осуществляется следующим образом.
Открывают кран 11 на патрубке 10, затем кран 9 на трубопроводе 8. Через трубопровод 8 в корпус 1 заливается вода, при этом через кран 11 воздух выходит из корпуса 1. Вода по трубопроводу 6 частично заполняет также расширительный бак 5 до уровня верхнего обреза крана 11. При появлении воды из крана 11 подачу воды прекращают, закрывая кран 9, а затем закрывают кран 11. Котел готов к работе. Котел работает следующим образом.
Продукты сгорания топлива проходят через топочную камеру 2 (горелка на графических материалах не показана) и пучок дымогарных труб 3, при этом осуществляется передача тепла от горячего газа к воде, находящейся в котле. Вода в котле нагревается, закипает, происходит ее температурное расширение, вследствие чего часть ее перетекает по
трубопроводу 6 в расширительный бак 5, вытесняя из него воздух через автоматический воздухоотводчик 7.
В связи с тем, что парообразующие поверхности покрыты капиллярно-пористым слоем, содержащим множество активных центров парообразования, т.е. впадин, которые, при заполнении котла водой, заполняются водой не полностью и которые при дальнейшем нагреве являются зародышами пузырьков пара, то даже при большой плотности теплового потока пузырьковое кипение не переходит в пленочное, поэтому теплоотдача не снижается и мала вероятность перегрева стенок топки и дымогарных труб.
Пар собирается в верхней части котла в области теплообменника 4, и вытесняет воду из этого пространства через трубопровод 6 в расширительный бак 5. Когда весь воздух из бака 5 будет вытеснен водой, клапан воздухоотводчика 7 закрывается и отсекает внутренний объем бака 5 от атмосферы.
От нагретых поверхностей топки 2 и дымогарных труб 3 пар поднимается вверх, к трубкам теплообменника 4, на холодной поверхности трубок пар конденсируется, передавая тепло воде системы отопления, а конденсат стекает в объем жидкого теплоносителя.
Процесс испарения и конденсации непрерывно повторяется, при этом происходит перенос тепла от паров теплоносителя к воде системы теплоснабжения.
При остановке котла горелка гасится, вода перестает кипеть, пар конденсируется, давление в корпусе 1 становится ниже атмосферного и вода из расширительного бака 5 по трубопроводу 6 перетекает в него, занимая паровое пространство.
Корпус 1 котла полностью заполняется водой и котел готов к повторному запуску.
Таким образом, благодаря указанному выполнению устройства котла, повышается теплоотдача от горячих газов котловой воде, создаются условия для лучшего охлаждения стенок топочной камеры и дымогарных труб за счет увеличения площади парообразующих поверхностей без увеличения их размеров и геометрии, увеличения числа активных центров парообразования, ввиду большого количества пор в слое, покрывающем парообразующие поверхности, а также исключения пленочного кипения на парообразующих поверхностях.