ТЕПЛОГЕНЕРАТОР ЖАРОТРУБНЫЙ С ДЫМОГАРНЫМИ ТРУБАМИ

Заявляется теплогенератор с дымогарными трубами (далее по тексту - теплогенератор) предназначен для воздушного обогрева жилых и производственных помещений, организации систем экономичного автономного воздушного отопления вновь строящихся зданий, обустройства систем приточной вентиляции, сушки материалов и других технологических процессов, требующих подачи нагретого воздуха. Использование заявляемого теплогенератора позволяет заменить электрические или водяные источники тепла без демонтажа существующей системы вентиляции и кондиционирования.
Целью создания полезной модели является создание теплоэнергетического устройства, работающего на твердом топливе, в частности на пеллетах, имеющего повышенную теплоотдачу и высокую пожарную безопасность.
Известен теплогенератор - агрегат для воздушного отопления, названный по тексту как воздухонагреватель (см. ТУ РБ 400083770.016-2000 «Воздухонагреватели ТГ-Т-150, ТГ-Т-150-01; ВНТ-300 и ВНТ-300-01. Технические условия», зарегистрирован Госстандартом РБ за №011474 18.10.2000 г.), состоящий из расположенного горизонтально корпуса цилиндрической формы, теплообменника кольцевого, камеры сгорания, соединенной с теплообменником патрубком. Недостаток данного воздухонагревателя в том, что для получения большей теплоотдачи требуется значительно увеличивать габаритные размеры корпуса и теплообменника, в результате чего возрастает удельная металлоемкость.
Наиболее близким к заявляемому теплогенератору можно рассматривать техническое решение, запатентованное в качестве ПМ РФ 66800. Данный воздухонагреватель с жаротрубным теплообменником с принудительной или естественной циркуляцией теплоносителя, содержит камеру сгорания, воздуховод, теплообменник, трубу для выхода продуктов сгорания. При этом камера сгорания и воздуховод цилиндрической формы расположены горизонтально и сообщаются в торце камеры сгорания с теплообменником, выполненным из вертикально расположенных в шахматном порядке труб для отвода продуктов сгорания в зоне потока нагреваемого воздуха.
Недостатком данного воздухонагревателя также является недостаточная теплоотдача и недостаточно высокая пожарная безопасность за счет того, что его стенки могут перегреваться.
Теплоноситель - воздух, который нагревается в теплообменном контуре. Этот воздух закачивается из помещения в теплообменный контур и нагретым выходит из теплогенератора.
Технический результат, получаемый в результате использования заявляемого технического решения, это повышение КПД теплогенератора, которое происходит:
- за счет увеличения времени прохождения дымовых газов через дымогарные трубы;
- за счет того, что увеличивается теплоотдача теплообменного контура, т.к. в контур включена рубашка корпуса теплогенератора, а также в составе теплогенератора имеется воздушная камера. При этом дополнительно повышается пожаробезопасность теплогенератора.
Описание технического решения
Заявляемый теплогенератор жаротрубный с дымогарными трубами имеет воздуховод, патрубки для входящего и уходящего теплоносителя, трубу для выхода продуктов сгорания и представляет собой конструкцию в виде металлического вертикально ориентированного корпуса
- с передней стенкой, имеющей дверку,
- с днищем прямоугольной формы, выполненным двойным,
- боковых стенок, выполненных двойными;
- с верхней поверхностью в виде свода.
Внутреннее пространство теплогенератора разделено теплообменной поверхностью на топочную камеру, воздушную камеру и теплообменный контур, включающий теплообменник и внутренний тепловой контур (пространство между двойными боковыми стенками и двойным днищем). Внутреннее пространство одной из боковых стенок к которой подведены патрубки для входящего и уходящего теплоносителя разделено горизонтальной перегородкой, разделяющей это пространство на холодную и нагретую зоны. Над перегородкой имеется патрубок для уходящего теплоносителя, а под перегородкой - патрубок для входящего теплоносителя.
Теплообменная поверхность - поверхность, отдающая тепло теплоносителю. Это внутренние поверхности днища и боковых стенок теплогенератора и нижняя поверхность теплообменника, которая в свою очередь является верхней поверхностью камеры сгорания, внешняя поверхность дымогарных труб.
Через теплообменник проходят горизонтально ориентированные дымогарные трубы (трубы нижнего хода и верхнего хода), образующие ходы для нагретых в топке топочных газов. Снаружи дымогарные трубы омываются теплоносителем (нагреваемым воздухом).
Теплообменник сверху и снизу имеет поверхности, выполненные в виде сводов. Топочная камера теплогенератора отделяется теплообменной перегородкой от воздушной камеры, и теплообменника.
Воздушная камера расположена между передней стенкой, на которой размещена дверь, и теплообменником. В воздушную камеру выходят дымогарные трубы верхнего и нижнего ходов. Трубы верхнего хода - трубы, выходящие в дымоход. Трубы нижнего хода - трубы, выходящие в топочную камеру.
Нижний свод теплообменника - теплообменная перегородка, имеет два уровня. Первый уровень нижнего свода теплообменника располагается над пламенем топки. Второй уровень нижнего свода располагается над первым уровнем нижнего свода.
Поверхность, образующая первый уровень свода, простирается от передней стенки теплогенератора, не доходит до задней стенки теплогенератора, и ограничивается стенкой теплообменника, соединяясь при этом с внутренними боковыми стенками теплогенератора. В стенку теплообменника, ориентированную вертикально, выведены трубы (газоходы) нижнего хода.
Второй уровень нижнего свода соединяет стенку теплообменника с внутренней рубашкой теплогенератора со стороны задней стенки и боковых стенок. Выше стенки теплообменника расположены трубы верхнего хода. Верхний свод теплообменника является верхней поверхностью теплогенератора, которая располагается между внешними боковыми стенками, причем спереди он достигает передней стенки, а сзади - задней стенки теплогенератора.
Первый уровень нижнего свода не доходит до задней стенки, и поэтому трубы нижнего хода короче дымогарных труб верхнего хода и выходят в топочную камеру. С другой стороны эти трубы выходят в воздушную камеру, а при прохождении через теплообменную камеру омываются теплоносителем.
В передней части теплогенератора перед теплообменником дополнительно расположена воздушная камера, в которую выходят трубы верхнего и нижнего ходов. Воздушная камера не имеет непосредственного соединения с топочной камерой. Внутри воздушной камеры топочные газы, прошедшие через трубы нижнего хода, меняют свое направление, и проходят далее через трубы верхнего хода.
Трубы верхнего хода расположены между воздушной камерой и задней стенкой, соединенной с дымоходом.
Топочная камера оснащена топкой, в которую автоматически подается топливо, например - пеллеты. Под топкой может быть установлен поддон для золы (на чертежах не показан).
Ход топочных газов в заявляемом теплогенераторе следующий. Газы, присутствующие в топочной камере, проходят через трубы нижнего хода, поступают в воздушную камеру, разворачиваются обратно проходят через трубы верхнего хода и поступают в дымоход.
Ход воздуха в теплообменном контуре следующий:
Через впускной патрубок дутьевым вентилятором из помещения закачивается воздух. Воздух (теплоноситель) попадает в теплообменный контур. Пройдя путь между двойными стенками (рубашками) топочной камеры, которая нагрета пламенем сгоревшего топлива, теплоноситель отбирает тепло у топочной камеры, далее, войдя в теплообменник - у нижней поверхности теплообменника, а также у нагретых труб нижнего хода и далее - у труб верхнего хода.
Через выпускной патрубок для уходящего воздуха, расположенный в верхней части теплообменника, нагретый воздух поступает либо в помещение, либо во внешний контур.
На Фиг.1, изображен заявляемый теплогенератор - вид сбоку, на Фиг.2 - разрез А-А, где: 1 - внешняя боковая стенка; 2 - внутренняя боковая стенка; 3 - внешнее днище 4 - внутреннее днище, 5 - патрубок для входящего теплоносителя; 6 - патрубок для уходящего теплоносителя; 7 - перегородка; 8 - топочная камера; 9 - топка; 10 - теплообменник; 11 - внутренний тепловой контур; 12 - первый уровень нижнего свода теплообменника; 13 - второй уровень нижнего свода теплообменника; 14 - стенка теплообменника; 15 - трубы нижнего хода; 16 - трубы верхнего хода; 17 - верхний свод теплогенератора; 18 - воздушная камера; 19 - вертикальная стенка теплообменника; 20 - передняя дверь; 21 - задняя стенка; 22 - дымоход.
Топливо теплогенератора сжигается в топке 9 топочной камеры 8. Заявляемый теплогенератор ориентирован на сжигание пеллет. Как альтернативный вариант топлива для данного теплогенератора - это газ, и как временный - дрова и брикеты. Для регулирования процесса горения в теплогенераторе может быть предусмотрена автоматическая система, включающая контроллер и дутьевой вентилятор, которая по сигналам с контроллера регулирует подачу дутьевого воздуха и топлива в топку теплогенератора.
Нагретые в топочной камере 8 топочные газы нагревают внутреннее днище теплогенератора 4, внутренние боковые стенки 2 топочной камеры и два свода 12 и 13, соединенные стенкой теплогенератора 14, и проходят в трубы нижнего хода 15. В воздушной камере 18, где трубы врезаны в вертикальную стенку теплообменника 19, газы разворачиваются и проходят через трубы верхнего хода 16. Между всеми нагретыми поверхностями теплогенератора, и газами, циркулирующими в теплообменном контуре, постоянно происходит обмен тепловой энергией.
Патрубок 5, через который поступает входящий теплоноситель и патрубок 6 для холодного теплоносителя расположены на внешней боковой стенке 2.
Между внешней 1 и внутренней 2 боковыми стенками теплогенератора имеется полость, заполненная через патрубок для входящего теплоносителя 5 теплоносителем.
Внутри этой полости имеется перегородка 7, которая разделяет потоки входящего холодного и выходящего нагретого теплоносителя.
Теплоноситель, циркулирующий внутри стенок теплогенератора и внутри теплообменника, образует теплообменный контур теплоносителя, который забирает тепло от газов, проходящих через трубы нижнего хода 15 и верхнего хода 16. Отдавшие тепло топочные газы выводятся через дымоход 22 в дымовую трубу (на рисунке не показана).
Нагретый теплоноситель выводится из теплогенератора через патрубок для уходящего теплоносителя 6.
Передняя дверь 20 используется для выполнения очистки внутренних поверхностей теплогенератора.
Примеры реализации теплогенератора приведены в таблице.
2
2
Мощность теплогенераторов может быть от 3 кВт до 600 кВт. Градация их по мощности: 15, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500 кВт. Размер отапливаемого помещения может быть от 30 м до 6000 м.
Таблица
№ п/п
Параметры
Ед. измерения
СЛОН-Т150
СЛОН-Т300
СЛОН-Т500
1
Диапазон регулирования теплопроизводительности
кВт
3-18
6-33
9-54
2
Отапливаемая площадь
кв м
30-200
60-350
90-600
3
КПД
%
93
93
93
4
Удельный расход пеллет
Кг/час
0,35-3,2
0,7-6,5
1,8-10,8
5
Электропотребление
Вт/час
150
170
180
6
Высота, ширина, длинна
мм
1400*860*1300
1750*1200*1600
1750*1400*1650
7
Вес
кг
180
310
380
Теплоноситель - воздух
8
Расход воздуха
м3/ч
1970
3230
3800
9
Температура, не более
°С
95
95
95
10
Подключение к системе, вход
мм
295
295
225
11
Подключение к системе, выход
мм
320
320
320
Дымовая труба
12
Сечение, по наруже
мм
140
140
140
13
Высота, не менее
м
5
5
5
14
Температура дымовых газов, не более
°С
180
180
180