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, погруженные в теплоноситель топочная камера и дымогарные трубы, размещенный в верхней части корпуса теплообменник, например, патенты РФ №2080516 МПК F22B 7/00, №2289070 МПК F24H 1/00, №№57432 и 58668 МПК F24H 1/00.
При работе котла данного типа в результате испарения жидкого теплоносителя его паровая фаза контактирует с поверхностью теплообменника, конденсируется на ней, а конденсат стекает в объем жидкого теплоносителя. В качестве жидкого теплоносителя используется вода.
Известный водогрейный котел (по патенту №57432) является наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели и выбран в качестве ближайшего аналога.
Недостатком известного котла является то, что пар, поднимаясь вверх, захватывает с собой частицы воды, которые вместе с паром попадают на трубки теплообменника, увеличивая толщину пленки конденсата на них, при этом увеличивается ее термическое сопротивление, тем самым ухудшается передача тепла от паровой фазы теплоносителя к трубкам теплообменника и далее к нагреваемой воде системы теплоснабжения.
Другим недостатком известного котла является то, что пар попадает в теплообменник с небольшой скоростью, поднимаясь вверх между трубками теплообменника, навстречу стекающему вниз конденсату, вследствие чего некоторая часть пара конденсируется на этих каплях, снижая эффективность теплообменника.
Техническим результатом полезной модели является увеличение теплопередачи от паровой фазы теплоносителя к воде системы теплоснабжения.
Увеличение теплопередачи достигается за счет освобождения паровой фазы теплоносителя от частиц воды, ускорения потока пара, а также устранение противотока пара и конденсата.
Указанный технический результат достигается тем, что в водогрейном котле, содержащем герметичный корпус, в нижней части которого размещены топочная камера и дымогарные трубы, над которыми расположен теплообменник, согласно полезной модели, котел снабжен сепаратором частиц воды из пара, расположенным между дымогарными трубами и теплообменником, а теплообменник снабжен кожухом и скреплен с корпусом котла, при этом нижняя часть кожуха теплообменника снабжена диффузором и соединена каналами с нижней частью корпуса котла.
Благодаря указанному выполнению устройства котла, паровая фаза теплоносителя очищается от частиц жидкой фазы, увеличивается скорость конденсации паровой фазы и кратность фазовых переходов конденсат - пар - конденсат в единицу времени, устраняется противоток пара и конденсата, что ведет к увеличению передачи тепла от паровой фазы теплоносителя к нагреваемой воде системы теплоснабжения, вследствие чего увеличивается мощность котла.
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 изображено сечение А-А.
Водогрейный котел (фиг.1) содержит герметичный корпус 1, в нижней части которого размещены топочная камера 2, дымогарные трубы 3. В верхней части котла размещен 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 теплообменника 4 снабжена патрубком 10 с краном 11 для удаления воздуха из котла при заполнении его водой. Нижняя часть кожуха теплообменника снабжена диффузором 12, а также каналами 13, соединенными с нижней частью корпуса 1 котла.
В верхней части корпуса 1 над дымогарными трубами 3 расположен сепаратор, состоящий из швеллеров 14 и 15 (фиг.2).
Подготовка котла к работе осуществляется следующим образом.
Открывают кран 11 на патрубке 10, затем кран 9 на трубопроводе 8. Через трубопровод 8 в котел заливается вода, при этом воздух выходит через кран 11. Вода по трубопроводу 6 частично заполняет также расширительный бак 5 до уровня верхнего обреза крана 11, при этом воздух из расширительного бака выходит через автоматический воздухоотводчик 7. 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 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 переливается в расширительный бак 5. При дальнейшем нагревании воды начинается ее кипение и испарение. Пар собирается в верхней части котла в области теплообменника 4,
давление его увеличивается и он 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 сепаратору, состоящему из швеллеров 14 и 15. В лабиринтах, образованных швеллерами 14 и 15, пар освобождается от частичек воды, которые стекают вниз по швеллерам, более сухим пар поднимается выше, ускоряется в диффузоре 12, и, с более высокой скоростью, омывает трубки теплообменника 4, что приводит к уменьшению толщины пленки конденсата на них и к увеличению скорости конденсации пара. На холодной поверхности трубок пар конденсируется, а конденсат стекает по нижней части кожуха теплообменника 4 и каналам 13 в корпус 1, при этом потоки пара и конденсата разделены в пространстве.
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 из расширительного бака 5 по трубопроводу 6 перетекает в корпус 1, занимая паровое пространство, при этом воздух через воздухоотводчик 7 поступает в расширительный бак 5.
Корпус котла полностью заполняется водой и готов к повторному запуску.
Таким образом, благодаря указанному выполнению устройства котла, паровая фаза теплоносителя очищается от частиц жидкой фазы, увеличивается скорость конденсации паровой фазы и кратность фазовых переходов конденсат - пар - конденсат в единицу времени, устраняется противоток пара и конденсата, что ведет к увеличению передачи тепла от паровой фазы теплоносителя к нагреваемой воде системы теплоснабжения, вследствие чего увеличивается мощность котла.