ОТОПИТЕЛЬНЫЙ РАДИАТОР-КОНВЕКТОР

Полезная модель относится к теплообменным устройствам и может быть использована для систем отопления жилых и промышленных зданий.
Теплообменные устройства, как правило, имеют элементы теплообменников с выпуклой или плоской поверхностью, что позволяет рассеивать тепло в ближайшей зоне обогрева равномерным фронтом. Однако, создание в окружающем пространстве локальных зон с вертикальной ориентацией и повышенной температурой позволило бы инициировать активную турбуленцию, увеличение скорости восходящих потоков среды и скорость обтекания воздухом поверхностей теплообменного устройства, что в свою очередь увеличивает эффект теплообмена.
Известен воздухообогреватель, содержащий подводящий и отводящий коллекторы, связанные между собой группой теплообменных труб, выполненных в форме плоского овала в поперечном сечении и снабженных средствами турбулизации потока, отличающийся тем, что средства турбулизации потока выполнены в виде выступов на внутренней плоской поверхности труб, а трубы установлены с наклоном осей овала под углом 45° к горизонту, при этом выступы расположены на внутренней плоской поверхности труб в шахматном порядке, а теплообменные трубы скручены вокруг своей оси.
/RU Патент №2137053, 1999 г./
Такой воздухообогреватель не достаточно эффективен при теплообмене, т.к. не способен в достаточной мере создавать дополнительные конвекционные потоки в зонах, находящихся на некотором удалении от теплоизлучающей поверхности.
Известен отопительный прибор, содержащий горизонтальные теплообменные трубы и оребрение по крайней мере в виде жестко скрепленной металлургическим способом зигзагообразной ленточной панели, отличающийся тем, что зигзагообразная ленточная панель жестко скреплена в зоне контакта выступа с поверхностями горизонтальных теплообменных труб, а оребрение между ними осуществлено размещением вдоль горизонтальных труб желобообразных планок с отбортовками, жестко скрепленными с одной стороны с выступами зигзагообразной панели, с другой стороны - с поверхностью горизонтальных труб, при этом оребрение горизонтальных теплообменных труб расположено с диаметрально противоположных сторон, при этом прибор снабжен дополнительным оребрением из зигзагообразных ленточных панелей с равным основному оребрению шагом выступов, размещенных в желобообразных планках, жестко скрепленных с отбортовками на вертикальных участках межтрубного пространства. /RU Патент №2122161, 1998 г./
Известный отопительный прибор не достаточно эффективен при теплообмене, т.к. способен создавать конвекционные потоки только в зоне непосредственной близости к теплоизлучающей поверхности, что снижает турбуленцию и отбор тепла.
Известен секционный отопительный радиатор, содержащий ряд продольных оребренных труб из алюминиевого профиля, при помощи ниппелей герметично закрепленных в отверстиях верхнего и
нижнего коллекторов, также выполненных из алюминиевого профиля, отличающийся тем, что соединенные между собой участки ниппелей и отверстия коллекторов выполнены резьбовыми, а в основании каждого отверстия выполнена фаска, сопряженная с кромкой резьбового участка ниппеля, при этом на внутренней поверхности каждой трубы также выполнена фаска, образующая с фаской отверстия коллектора после напрессовки трубы на ниппель V-образный кольцевой зазор, в котором размещена герметизирующая прокладка, а на запрессованном в трубе участке ниппеля выполнены канавки и в них установлены уплотнения, при этом оребрение каждой трубы выполнено в виде двустороннего гребня, в центре которого симметрично расположена труба. /RU Патент №2059933, 1996 г./
Известный радиатор не достаточно эффективен при теплообмене, т.к. способен создавать конвекционные потоки только в зоне непосредственной близости к теплоизлучающей поверхности, что снижает турбуленцию и отбор тепла, радиатор не достаточно прочен в периферийной зоне кромок оребрения, что вызывает деформацию и повреждения при транспортировке и эксплуатации от незначительных ударов.
Наиболее близким является отопительный радиатор-конвектор, содержащий верхний и нижний трубчатые коллекторы, выполненные из алюминиевого профиля, связанные с рядом вертикальных оребренных алюминиевых труб регистра при помощи коротких трубчатых элементов, герметично закрепленных с одной стороны посредством прессовой посадки в трубах регистра, а с другой - в отверстиях коллектора посредством уплотняющего элемента, расположенного между выступающим в полость коллектора концом трубчатого элемента и входом его в отверстие коллектора,
отличающийся тем, что каждый трубчатый элемент выполнен в виде штуцера, имеющего коническую и цилиндрическую части, на наружных поверхностях которых имеется, по меньшей мере, по одной кольцевой проточке, в месте перехода цилиндрической части в коническую выполнен бурт, расположенный между торцом трубы регистра и коллектором, а уплотняющий элемент выполнен в виде вдавленного в кромку входного отверстия коллектора переходного конуса, сопряженного с плоской кольцевой поверхностью бурта и цилиндрической поверхностью штуцера, выступающий конец которого выполнен развальцованным посредством доступа со стороны конической части штуцера, при этом оребрение каждой алюминиевой трубы регистра выполнено в виде продольных радиальных пластин, расположенных симметрично относительно оси трубы, а лицевая и тыльная плоскости оребрения образуют, по меньшей мере, с двумя примыкающими к ним пластинами замкнутые воздушные каналы, сообщающиеся с атмосферой на уровне верхнего и нижнего коллекторов. /RU Патент №2252370, 2005 г./
Известный радиатор-конвектор также не достаточно эффективен при теплообмене, т.к. способен создавать конвекционные потоки только в зоне непосредственной близости к теплоизлучающей поверхности, что снижает турбуленцию и отбор тепла, радиатор не достаточно прочен в периферийной зоне кромок оребрения, что вызывает деформацию и повреждения при транспортировке и эксплуатации от незначительных ударов.
Задачей полезной модели является конструкция отопительного радиатора повышенной эффективности и прочности с возможностью инициирования дополнительных конвективных потоков на расстоянии от радиатора и увеличения скорости обтекания не нагретым
воздухом поверхностей теплообменного устройства, повышение прочностных характеристик продольных кромок экранов.
Задача решается тем, что в отопительном радиаторе-конвекторе, включающем блок нагревательных элементов, представляющих оребренные трубы, с продольными фронтальными экранами, соединенными с ребрами, согласно решению экраны выполнены вогнутой в сторону трубы формы с возможностью фокусирования инфракрасного излучения и снабжены утолщениями вдоль продольных кромок экранов, расположенными с тыльной стороны экранов, при этом экраны вогнуты с радиусом кривизны R=2.5÷9Н, где Н - ширина продольного фронтального экрана.
Отличительными признаками являются:
- экраны выполнены вогнутой в сторону трубы формы с возможностью фокусирования инфракрасного излучения, (что позволяет рядом с радиатором-конвектором создать вертикально ориентированные столбы восходящего воздуха, инициирующие дополнительную турбуленцию и увеличить скорость обтекания воздухом поверхностей теплообменного устройства, что в свою очередь увеличивает эффект теплообмена);
- экраны снабжены утолщениями вдоль продольных кромок экранов, расположенными с тыльной стороны экранов, (что позволяет увеличить прочность и жесткость экранов, что в свою очередь обеспечивает правильность геометрии фокусировки инфракрасного излучения);
- экраны вогнуты с радиусом кривизны R=2.5÷9Н, где Н - ширина продольного фронтального экрана, (что обеспечивает выбор оптимальной геометрии фокусировки в зависимости от конкретных условий использования радиатора-конвектора).
Сравнение заявляемого решения с аналогами и другими известными решениями не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».
Конструкция радиатора-конвектора поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид сбоку, на фиг.2 - вид А, совмещенный со схемой фокусировки инфракрасного излучения, на фиг.3 - нагревательный элемент в разрезе.
Устройство содержит блок нагревательных элементов 1, соединенных с коллекторами 2, 3, трубы 4 с ребрами 5, фронтальные экраны 6 с утолщениями 7.
Радиатор-конвектор функционирует следующим образом.
Через коллекторы 2, 3 теплоноситель поступает и отводится от труб 4, повышая температуру нагревательных элементов 1, с передачей тепла на ребра 5 и на фронтальные экраны 6. Последние излучают инфракрасное излучение с одновременным фокусированием его в разделенные меж собой тепловые зоны с температурой выше температуры граничных разделяющих зон, что инициирует создание вертикально ориентированные столбы восходящего воздуха на некотором расстоянии от экранов 6, инициирующих дополнительную турбуленцию и способствующих увеличению скорости обтекания воздухом поверхностей теплообменного устройства и эффекта теплообмена, в том числе за счет поступления к нагревательным элементам 1 не нагретого воздуха по «коридорам», какими являются разделяющие зоны. При низких температурах теплоносителя оптимален радиус кривизны фронтального
экрана R=2.5Н, (где Н - ширина продольного фронтального экрана), а при высоких температурах теплоносителя радиус кривизны не превышает значения 9Н.
Утолщения 7 на фронтальных экранах обеспечивают сохранность геометрических форм экранов, что предотвращает деформацию последних и в свою очередь обеспечивает стабильность геометрических параметров при фокусировании тепловых зон.
Отопительный радиатор-конвектор обеспечивает повышение функциональной эффективности и конструктивную прочность поверхности нагревательных элементов.