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 пароконденсационные котлы, основными элементами которых являются герметичный корпус, заполненный водой, топочную камеру и дымогарные трубы, размещенный в верхней части корпуса котла теплообменник, например, патент РФ №2080516, МПК F22B 7/00, патент РФ №2289070 МПК F24H 1/00, патент РФ №72045 МПК F24H 1/00.
При работе котлов данного типа продукты сгорания топлива проходят через топочную камеру и систему дымогарных труб, при этом осуществляется передача тепла от горячего газа к воде, находящейся в котле.
Вода в котле нагревается, начинается ее кипение и интенсивное испарение. Пары воды, поднимаясь к трубкам теплообменника, конденсируются на них, передавая свое тепло воде системы теплоснабжения, а конденсат стекает в кипящую воду.
Известный водогрейный котел по патенту №72045 является наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели и выбран в качестве ближайшего аналога.
Недостатком известного котла является то, что теплообменник выполнен в виде пучка трубок, скомпонованных в коридорном порядке, при этом конденсат, стекая с верхних рядов трубок, попадает на трубки расположенные ниже, и чем ниже находится трубка, тем толще пленка конденсата на ней, и тем меньше теплоотдача от пара к воде тепловой сети.
Например, при девятирядном пучке теплоотдача девятого ряда по отношению к верхнему ряду меньше в два раза (А.Г.Касаткин «Основные
процессы и аппараты химической технологии», Химия, М, 1971 г., стр.305).
Техническим результатом полезной модели является повышение теплоотдачи конденсирующегося пара на многорядном пучке трубок теплообменника, что приводит к уменьшению его размеров и массы.
Указанный технический результат достигается тем, что в водогрейном пароконденсационном котле, содержащем герметичный корпус, в нижней части которого размещены топочная камера и дымогарные трубы, а в верхней - теплообменник, выполненный в виде пучка трубок, скомпонованных в коридорном порядке, согласно полезной модели, рабочие участки трубок теплообменника в поперечном сечении выполнены овальной формы, при этом продольная ось овала расположена под углом относительно горизонтальной плоскости.
Благодаря указанному выполнению устройства теплообменника котла, повышается теплоотдача конденсирующегося пара на многорядном пучке трубок теплообменника, что приводит к уменьшению его размеров и массы.
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 котла во время работы.
- на фиг.2 сечение пучка трубок теплообменника во время работы котла.
Водогрейный котел содержит герметичный корпус 1, в нижней части которого размещены топочная камера 2, дымогарные трубы 3. В верхней части корпуса 1 размещен теплообменник 4. Расширительный бак 5 соединен трубопроводом 6 (сифоном) с нижней частью корпуса 1 котла.
Верхняя часть расширительного бака 5 снабжена автоматическим воздухоотводчиком 7, а нижняя - сигнальным краном 8.
К нижней части корпуса 1 подведен трубопровод 9 с краном 10, служащим для заполнения котла водой. Верхняя часть корпуса 1 снабжена патрубком 11 с краном 12 для удаления воздуха из корпуса 1 котла при заполнении его водой.
Подготовка котла к работе осуществляется следующим образом.
Открывают кран 12 на патрубке 11, кран 8 на баке 5, затем кран 10 на трубопроводе 9. Через трубопровод 9 в корпус 1 заливается вода, при этом через кран 12 воздух выходит из корпуса 1. При появлении воды из крана 12 его закрывают. Вода по трубопроводу 6 частично заполняет также расширительный бак 5 до уровня сигнального крана 8, при этом воздух из расширительного бака выходит через автоматический воздухоотводчик 7. При появлении воды из крана 8 подачу воды прекращают, закрывая кран 10, а затем закрывают кран 8. Котел готов к работе.
Котел работает следующим образом.
Продукты сгорания топлива проходят через топочную камеру 2 (горелка на графических материалах не показана) и систему дымогарных труб 3, при этом осуществляется передача тепла от горячего газа к воде, находящейся в котле. Вода в котле нагревается, происходит ее температурное расширение, вследствие чего вода частично вытесняется в расширительный бак 5, при этом воздух из него вытесняется через автоматический воздухоотводчик 7.
При дальнейшем нагревании воды начинается ее кипение и испарение. Пар собирается в верхней части корпуса 1 котла, то есть в области
теплообменника 4, давление его увеличивается и он вытесняет воду из пространства, в котором находится теплообменник 4, через трубопровод 6 в расширительный бак 5. Когда весь воздух из бака 5 будет вытеснен водой, отсечной клапан воздухоотводчика 7 закрывается и отсекает объем бака 5 от атмосферы. Пары воды, поднимаясь к трубкам теплообменника 4, конденсируются на них, передавая свое тепло воде системы теплоснабжения. Конденсат, образующийся на наружной поверхности овальных трубок, стекает к заостренному ребру, а с него на близлежащую нижнюю трубку, но стекает он только по небольшой части поверхности трубки (на участке А). На оставшейся части поверхности трубки пленка конденсата будет иметь минимальную толщину и, соответственно, минимальное термическое сопротивление. Таким образом, применение овальных трубок позволяет организовать стекание конденсата так, что на большей части поверхности трубок пленка конденсата имеет минимальные толщину и термическое сопротивление.
Процесс испарения и конденсации непрерывно повторяется, при этом происходит перенос тепла от паров теплоносителя к воде в системе теплоснабжения.
При остановке котла горелка гасится, вода перестает кипеть, давление пара снижается и вода, под действием атмосферного давления, из расширительного бака 5 по трубопроводу 6 перетекает в корпус 1, занимая паровое пространство.
Корпус 1 котла полностью заполняется водой и готов к повторному запуску.
Таким образом, благодаря указанному выполнению устройства теплообменника, улучшаются условия теплоотдачи по всему объему пучка трубок теплообменника, что позволяет уменьшить его размеры и вес.