ПРОТОЧНЫЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к теплогенерирующим устройствам (водогрейный котел) и может быть использована в коммунально-бытовой технике, в частности, в технике местного теплоснабжения зданий с естественной циркуляцией теплоносителя в системах отопления.
В настоящее время при коттеджной застройке возникла проблема обусловленная отсутствием эффективного теплогенерирующего устройства теплоснабжения (отопление) с естественной циркуляцией теплоносителя. Такая проблема может быть решена путем применения нового технического решения, в котором предусмотрена надежная естественная циркуляция теплоносителя в системе отопления коттеджей за счет проточного нагрева теплоносителя.
Известен контактно-поверхностный газовый водонагреватель (Патент RU №2055274, Кл. F24H 1/10, опубликовано 27.12.1996) содержащий корпус водонагревателя, снабженный патрубками. В корпусе размещена топочная камера, сообщенная в верхней части с вертикальным пучком газоотводящих теплообменных труб. Кожух образован боковыми и верхними стенками, последняя из которых снабжена газопропускными патрубками, над которыми размещены водоотбойные козырьки. Кожух размещен в корпусе с охватом пучка и образованием полости, между корпусом и его боковыми стенками и зазора, между нижними торцами последних, и камерой. Выходные торцы труб пучка размещены с зазором относительно верхней стенки кожуха. В одной из боковых стенок последнего выполнено окно. Патрубок отвода воды подключен к полости напротив окна, а последнее размещено выше патрубка и ниже выходящих торцов труб пучка.
Наиболее близким техническим решением из известных общедоступных источников информации является контактно-поверхностный водонагреватель (Патент RU №2013710, Кл. F24H 1/10, опубликовано 30.05.1994) содержащий в вертикальном корпусе поярусно размещенную насадку с водораспределителем, надтопочный диск и топку с жаровой трубой, последние окружены водяной рубашкой. Сборник конденсата размещен между насадкой и диском, который сообщен с водяной рубашкой посредством водогрейных трубок, размещенных в жаровой трубе, водяная рубашка, в нижней части подключена к водораспределителю трубопроводом с насосом и имеет спиральный теплообменник. Сборник подключен к входу насоса, а теплообменник по греющей стороне - к трубопроводу между насосом и водораспределителем.
Недостатком известного контактно-поверхностного водонагревателя является то, что в нем теплообменные трубы нагрева теплоносителя имеют горизонтальное и вертикальное расположение по отношению топочной камеры и потока продуктов сгорания топлива. Такое конструктивное решение (расположение теплообменных труб) обусловлено дополнительной установкой насоса, что значительно повышает энергозатраты для прокачки при нагреве теплоносителя. Следовательно в известном устройстве для повышения эффективности использования топлива требуются дополнительные энергозатраты на прокачку теплоносителя.
Задачей полезной модели является - снижение энергозатрат на прокачку нагреваемого теплоносителя и повышение интенсификации теплообмена при естественной циркуляции теплоносителя.
Сущность полезной модели заключается в том, что проточный водонагреватель, содержащий корпус с водяной рубашкой, топочной камерой, циркуляционными трубами, патрубками для подвода и отвода теплоносителя и газовую горелку дополнительно снабжен внутренним корпусом и по крайней мере двумя Г-образными теплоотводами теплоты от продуктов сгорания в топочной камере к нагреваемому теплоносителю, на передней и противоположной поверхностях внутреннего вертикального корпуса, в зоне топочной камеры, в шахматном порядке жестко закреплены концы проточных циркуляционных труб в виде змеевика, верхние концы которых жестко закреплены в зоне заглушки на внутреннем корпусе.
Технический результат заключается в том, что для обеспечения интенсификации теплообмена между продуктами сгорания топлива и нагреваемым теплоносителем, а также повышения гидростатического напора теплоносителя при естественной циркуляции в проточном водонагревателе применены циркуляционные трубы в виде змеевика в которых за счет прямого, по восходящей потока, нагреваемого теплоносителя повышается интенсификация теплообмена и гидростатический напор. Также за счет применения Г-образного теплоотвода теплоты от продуктов сгорания топлива (газа) к нагреваемому теплоносителю обеспечивается в емкости образованной внешним и внутренним вертикальным корпусами повышенный теплообмен и гидростатический напор, что весьма важно при использовании естественной циркуляции теплоносителя в системах отопления зданий.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема проточного водонагревателя, на фиг. 2 фрагмент Г-образного теплоотвода теплоты от продуктов сгорания топлива.
Проточный водонагреватель содержит: два вертикальных корпуса, внешний 1 и внутренний 2, с образованием между ними емкости А для нагреваемого теплоносителя. Верхняя часть внутреннего корпуса 2 жестко закреплена заглушкой 3, в центре которой жестко закреплен один конец патрубка 4 для отвода продуктов сгорания, а второй его конец свободен. Верхняя часть внешнего корпуса 1 жестко закреплена заглушкой 5 в центре которой жестко закреплен патрубок 4. Во внутреннем корпусе 2 размещены топочная камера 6, проточные циркуляционные трубы в виде змеевика 7 и 8 жестко закрепленные на передней и противоположной поверхностях внутреннего корпуса 2. В верхней части топочной камеры 6 установлены Г-образные теплоотводы теплоты 9 от продуктов сгорания топлива (газа). На внешнем корпусе 1 в нижней и верхней его частях жестко закреплены патрубки 10 и 11 соответственно для отвода и подвода теплоносителя. В топочной камере 6 установлена газовая горелка 12. С внешней стороны вся поверхность корпуса 1 покрыта теплоизоляционным материалом 13.
Устройство работает следующим образом. Продукты сгорания образовавшиеся в результате сжигания топлива в топочной камере 6 (например, в горелке 12), нагревают Г-образные теплоотводы теплоты 9 и соответственно стенки внутреннего корпуса 2, а также поверхности проточных циркуляционных труб 7 и 8. При этом, определенная часть теплоты через Г-образные теплоотводы теплоты 9 передается к теплоносителю, что повышает гидростатический напор в емкости А, также через всю поверхность внутреннего корпуса 2 передается теплота от продуктов сгорания к теплоносителю в емкости А. При этом, основной поток теплоты от продуктов сгорания передается теплоносителю в проточных циркуляционных трубах 7 и 8 выполненных в виде змеевика, в которых за счет гравитации, происходит проточный поток нагреваемого теплоносителя с выходом его в верхней части емкости А, и через патрубок 10 в систему использования теплоносителя (например - система отопления). Отработанные продуты сгорания топлива через патрубок 4 поступают в дымоход. Для снижения потерь в окружающую среду предусмотрена тепловая изоляция 13 поверхности внешнего корпуса 1.
Полезная модель обладает повышенной интенсификацией теплообмена при нагреве теплоносителя за счет применения Г-образного теплоотвода теплоты и проточных циркуляционных труб в виде змеевика, что обеспечивает не только интенсификацию теплообмена, но и повышенный гидростатический напор теплоносителя, а это весьма важно при использовании в системах отопления теплоносителя с естественной циркуляцией