ТЕПЛОГЕНЕРАТОР

ТЕПЛОГЕНЕРАТОР
Полезная модель относится к теплотехнике, в частности к отопительному оборудованию и может быть использована в производстве высокоэффективных генераторов тепла с конвективно-радиационным теплообменом для обогрева жилых и производственных помещений, сушильных камер, теплиц и т.д.
Известна отопительная система (1), включающая печь с выходной и всасывающей трубами, патрубок с краном регулировки подачи воздуха, при этом верхний конец всасывающей трубы расположен ниже верхнего конца выхлопной трубы, а воздуховод подачи воздуха в поддувало топливной печи выполнен в виде межтрубного пространства между входной и всасывающей трубами.
Недостатком этой системы нагрева воздуха является не эффективный теплообмен из-за не развитой теплопередающей поверхности стенок топливной печи и отсутствия системы принудительного конвективного теплообмена.
Известно также устройство нагрева воздуха (2), которое и выбрано в качестве прототипа. Устройство включает камеру сгорания с газоходом и коаксиальными охватывающими его двумя трубами, образующими теплообменник, с внешним подъемным и внутренним опускным каналами для прохода свежего воздуха, а также с возможностью подачи вторичного подогретого воздуха в камеру сгорания, причем последняя работает под разряжением.
Недостатками известного решения являются малая тешюпередающая поверхность теплообменника, образованного коаксиальною собранными вертикальными трубами с гладкими теплопередающими поверхностями, охватывающими газоход, и недостаточно эффективная система разряжения воздуха в топке, действующая на принципе естественного перепада давления между горячим воздухом в топке и более холодным, поступающим снаружи.
ST
МПК: F 24 h 1/24; F 24 В 7/00
Задачей предлагаемой полезной модели является устранение отмеченных недостатков и повышение технических характеристик заявляемой конструкции теплогенератора за счет интенсификации процессов конвективно-радиационного теплообмена на теплопередаюших поверхностях теплообменника.
Поставленная задача решена тем, что теплогенератор, включающий топку с камерой догорания подсоединенной к газоходу с вертикально выполненным трубчатым теплообменником, снабженным подъемными и опускными каналами для прохода воздуха, связанными с патрубком для подачи свежего воздуха посредством системы разряжения, согласно полезной модели, камера догорания выполнена с внешней и внутренней герметичными друг относительно друга полостями, причем стенки внутренней полости снабжены ребрами, а теплообменник дополнительно оборудован каналом подъема свежего воздуха, который посредством двух заборных распределительных отверстий соединен с полостью межтрубного пространства и каналами перекрестного противотока, при чем последние дополнительно сформированы перегородками, установленными в межтрубном пространстве теплообменника перпендикулярно его вертикальной оси с шагом h равным эквивалентному диаметру d полости межтрубного пространства.
Существенно, что горизонтальные перегороди каналов перекрестного противотока установлены с возможностью перекрытия не менее половины сечения полости межтрубного пространств теплообменника, причем каждая последующая
перегородка смещена относительно предыдущей на расстояние (0,45 - 0,55) d.
Сущность изобретения поясняется чертежами на.
Фиг. 1 представлен общий вид теплогенератора.
Фиг.2 - камера догорания в разрезе (сечение А-А на фиг. 1).
Фиг.З - теплообменник (сечение Б-Б на фиг.1).
Теплогенератор состоит из топки 1 с камерой догорания 2, выполненной из листового металла в виде двух герметично установленных друг относительно друга внешней полости 27 и внутренней полости 2/; с ребрами 3 на внешних 4 и внутренних 5 поверхностях стенок полости 27/. К выходному отверстию 6 внутренней полости 27/ камеры догорания 2 подсоединен теплообменник 7 с
системой вертикальных труб (трубчатых каналов газохода) 8, которые в верхней своей части связаны с выхлопной трубой 9. Дополнительный канал 10 подъема свежего воздуха теплообменника 8 с входным патрубком 11, посредством двух заборных отверстий 12, связан с вертикальной полостью 13 межтрубного пространства, в которой смонтированы перегородки 14, образующие каналы 15 перекрестного противотока воздуха. Каналы 15 переточным патрубком 16 соединены с внешней полостью 27 камеры догорания 2, которая воздуховодом 17 соединена с вытяжным вентилятором 18 системы принудительного разряжения, патрубок 19 которой сообщается с обогреваемым объемом (на чертеже не показан).
Теплогенератор работает следующим образом.
В топке 1 сжигают дрова и/или древесные отходы (щепу, опилки и т.п.), образующиеся здесь топочные газы поступают во внутреннюю полость 2;/ камеры догорания 2. Далее проходят по трубчатым газоходным каналам 7 теплообменника 8 и через выхлопную трубу 9 отработанные топочные газы выбрасываются в атмосферу. Одновременно, с розжигом дров, включают вытяжной вентилятор 17 системы принудительного разряжения, при этом свежий воздух через входной патрубок 11 подается в дополнительный канал 10 теплообменника 7. Вследствие разряжения, создаваемого вентилятором 17, воздух поднимается по каналу 10, при этом предварительно подогревается за счет отбора тепла от внутренней стенки канала 10 теплообменника 7, и через заборные отверстия 12 поступает в полость 13 межтрубного пространства системы вертикальных труб 8. Затем по каналам 15 перекрестного противотока, за счет изменения направления движения воздушного потока при взаимодействии его с перегородками 14, воздух, попутно отбирает тепло от внешних поверхностей стенок системы вертикальных труб 8 и опускается вниз по вертикальной полости 13 межтрубного пространства. Из межтрубного пространства полости 13 подогретый воздух по переточному патрубку 16 поступает во внешнюю полость 27 камеры догорания 2, где окончательно нагревается до заданной температуры 20 - 100°С, отбирая тепло от камеры догорания 2 при обтекании поверхностей оребрения 3 на внешних 4 стенках внутренней полости
2 . Нагретый воздух по воздуховоду 17 вытяжным вентилятором 18 системы принудительного разряжения по выходному патрубку 19 подается в обогреваемый объем (жилое или производственное помещение, теплицу, сушильную камеру и т.д.).
Конструкция теплогенератора обеспечивает эффективный теплосъем от высокотемпературных стенок полостей и каналов прохождения топочных газов, что предотвращает перегрев металла выше допустимых температур, при этом удельная
поверхность теплообмена достигает 40 - 60 м /100кВт по нагретому воздуху, коэффициент теплопередачи в 2 - 3 раза выше, чем у прототипа,а
производительность составляет 4800 - 10000 м3/ч. Такие характеристики, в отличие от прототипа, достигаются за счет использования комбинированного принципа нагрева воздуха - принудительно-конвективного и радиационного и оригинального конструктивного исполнения устройства.
Конструкция теплогенератора безопасна в эксплуатации, надежна в работе и проста в техническом обслуживании. Каналы газохода, за счет их вертикального исполнения, обеспечивают эффективную очистку от смолисто-сажевых отложений, а интенсивность отложений минимизирована вследствие особенностей конструктивного исполнения теплогенератора, обеспечивающих оптимизацию режима теплообмена между топочными газами и проходящим через теплообменник воздушным потоком нагреваемого воздуха.
В настоящее время предлагаемый тепловой генератор подготовлен заявителем к опытно-промышленному производству. Источники информации:
1.RU, патент № 2145690, МПК F 24 В 7/02. 20.02.2000. Бюл. №5.
2.SU, патент № 1602404, МПК F 24 В 7/00, F 24 Н 1/24, 23.10.90. Бюл. №39 (прототип).