ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ

Полезная модель относится к отопительной технике и может быть использована для отопления жилых и других помещений, а также для горячего водоснабжения.
Известно водогрейное устройство (аппарат отопительный), содержащее корпус, выполненный в виде цельносваренной металлической конструкции прямоугольной формы, топочную камеру, водяную рубашку, которая снабжена патрубками подвода холодной и отвода горячей воды, рабочий дымоход, а также сообщающийся с ним газоход, образованный направляющей перегородкой, при этом топочная камера имеет горелочное устройство (см. Патент Российской Федерации №2187766, МПК F 24 H 1/24, опубл. 26.06.2000 г.).
Недостатком этого устройства является низкий коэффициент полезного действия вследствие того, что теплопередача идет от продуктов сгорания к небольшой поверхности теплообмена, а значительная часть тепла уходит через дымоход с дымовыми газами.
Наиболее близкий к заявленному решению является водогрейный котел, содержащий корпус, топочную и конвекционную камеры, водяную рубашку, которая снабжена патрубками для подвода холодной и отвода горячей воды, рабочий и пусковой дымоходы, а также сообщающийся с ними
газоход, образованный направляющей перегородкой, водяной резервуар, соединенный с водяной рубашкой (Патент Российской Федерации на полезную модель №49958 опубл. 10.12.2005 бюл. №34). Недостатком этого котла является то, что технология изготовления и эксплуатации, конструкция котла сложна в изготовлении и не позволяет в полной мере использовать пространство конвекционной камеры.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования водогрейного котла путем упрощения его конструкции, применения конструктивных элементов, обеспечивающих увеличение площади теплообмена в конвекционной камере.
Поставленная задача решается тем, что в водогрейном котле, содержащем корпус, топочную и соединенную с ней через газоход конвекционную камеры, водяную рубашку, которая снабжена патрубками подвода холодной и отвода горячей воды, дымоход, расположенный в нижней части конвекционной камеры, а также сообщающийся с ним газоход, образованный вертикальными стенками водяной рубашки и водяного резервуара, расположенного между горелочной и конвекционной камерами, при этом топочная камера имеет горелочное устройство, в соответствии с полезной моделью водяной резервуар соединен с задней и боковыми стенками водяной рубашки и имеет верхнюю поверхность, расположенную горизонтально.
Кроме того, конвекционная камера имеет водяные трубы, расположенные зигзагообразно.
Кроме того, в нем совмещены рабочий и пусковой дымоходы.
Указанные выше изменения создают оптимальную трассу прохождения воздуха, газа и продуктов сгорания через топочную камеру, газоход, конвекционную камеру и дымоход, при этом обеспечивается практически полная передача тепла от продуктов сгорания теплоносителю.
Наибольшая эффективность передачи тепла от продуктов сгорания и от очага сгорания топлива достигается при условии разнесения теплообменных
элементов в зоне высоких температур. Это зона расположена в топочной камере над горелочным устройством. В ней находится нижняя поверхность водяного резервуара. Через эту поверхность происходит интенсивная передача тепла от очага сгорания топлива теплоносителю.
Благодаря наличию в котле конвекционной камеры, расположенной выше топочной камеры, образуется значительный объем для циркуляции продуктов сгорания, а также благодаря тому, что выход продуктов сгорания производится в нижней части конвекционной камеры, продукты сгорания с более высокой температурой будут находиться в верхней части из-за того, что их плотность низкая. Однако, отдавая тепло, они будут опускаться вниз, вытесняемые более горячими продуктами сгорания из топочной камеры. Поэтому в районе потолочной части конвенционной камеры образуется еще одна зона высоких температур. Замена плоских водяных полостей в конвекционной камере на зигзагорасположенные водяные трубы позволяют значительно увеличить площадь теплообмена, что весьма эффективно улучшает теплообмен. Значительный объем конвекционной камеры обеспечивает повышение периода ротации продуктов сгорания, а значит и увеличение времени теплообмена.
Таким образом, продукты сгорания, поднявшиеся из топочной камеры по газоходу, устремляются вверх к топочной части конвекционной камеры, а затем, постоянно остывая, отдавая тепло теплоносителя через поверхности этой камеры и повышая плотность, будут опускаться вниз к дымоходу, вытесняемые более горячими из топочной камеры.
Теплоноситель, поступая из отопительной системы, через водяной патрубок в нижнюю часть водяной рубашки, постепенно нагреваясь и понижая свою плотность в резервуаре в вертикальных и потолочной полостях водяных труб конвекционной камеры, поднимается вверх к выходному патрубку и уходит в отопительную систему. При этом встречное движение продуктов сгорания сверху в конвекционной камере и
теплоносителя снизу вверх позволяет снизить температуру продуктов на выходе из котла практически до температуры теплоносителей на входе котла.
Предложенная конструкция котла позволяет уменьшить габариты и металлоемкость котла, улучшить технологичность, оставляя высокие показатели по коэффициенту полезного действия.
Сущность предложенной полезной модели поясняется на чертежах, где на фиг.1 представлен общий вид водогрейного котла, на фиг.2 - вид А-А фиг.3, на фиг.3 - вид Б-Б фиг.2.
Водогрейный котел содержит корпус 1, топочную камеру 2, конвекционную камеру 3, расположенную выше топочной камеры 2, горелочное устройство 4, расположенное в топочной камере 2, при этом конвекционная камера 3 имеет потолочную 5, вертикальные боковые 6, 7 переднюю 8 и заднюю 9 стенки, водяную рубашку 10, образованную стенками корпуса 1, стенками топочной камеры 2, стенками конвекционной камеры 3 и дымоходом 18, патрубок подвода холодной воды 11, расположенный в нижней части корпуса 1, и патрубок горячей воды 12, расположенный в верхней части корпуса 1, при этом патрубки обеспечивают подключение котла в систему отопления, водяной резервуар 13, обеспечивающий увеличение площади теплообмена и установленный между топочной камерой 2 и конвекционной камерой 3, причем конвекционная камера 3 соединена посредством газохода 14 с топочной камерой 2, а газоход 14 образован передней стенкой 8 конвекционной камеры 3 и передней стенкой резервуара 13, при этом газоход 14 через конвекционную камеру 3 соединен с дымоходом 16, расположенном в нижней части конвекционной камеры 3, над резервуаром 13, водяные трубы 15, расположенные в конвекционной камере 3, обеспечивающие теплообмен, и которые соединены с водяной рубашкой 10, заслонки 17, обеспечивающие открывание и закрывание дымохода 16, днище 18, образующее нижнюю часть водяной рубашки и обеспечивающее приток воздуха в горелочное устройство 4, дверцу 19, расположенную в верхней части котла и
обеспечивающую доступ к элементам конвекционной камеры при очистке их от золы и сажи.
Водогрейный котел работает таким образом. Топливо подается при помощи горелочного устройства 4 в топочную камеру 2 и поджигается. При этом заслонка 17 предварительно открывается. Под горелочным устройством 4 образуется зона высоких температур, под действием которых в резервуаре 13 в нижней части происходит нагрев теплоносителя, поступающего из отопительной системы через патрубок 11. Плотность теплоносителя уменьшается и он поднимается в верхнюю часть водяной рубашки 10. Продукты сгорания, потеряв частично тепло, но все еще достаточно горячие через газоход 14 устремляются в верхнюю часть конвекционной камеры, где образуется еще одна зона высоких температур. Далее, отдавая постепенно тепло через теплообменные поверхности потолочной 5 и вертикальных 6, 7, 9 стенок и зигзагорасположенных труб 15 конвекционной камеры 3 и увеличивая плотность, продукты сгорания опускаются вниз, вытесняемые горячими продуктами сгорания, поступающими из топочной камеры 2, и выходят в дымоход 16.
Теплоноситель, постепенно нагреваясь и соответственно теряя свою плотность, поднимается в верхнюю часть котла через водяные трубы 15, водяную рубашку 10 и через выходной патрубок 12 поступает в отопительную систему.
Горелочное устройство обеспечено автоматической регулировкой режимов работы.
Таким образом, предложенная конструкция водогрейного котла позволяет обеспечить эффективную теплопередачу в теплообменных элементах благодаря применению зигзагорасположенных водяных труб, обеспечивающих наибольшую теплообменную поверхность, а изменение трассы прохождения продуктов сгорания улучшило их циркуляцию в конвекционной камере и упростило конструкцию котла, что упростило
технологию изготовления и эксплуатации и материальные затраты в производстве.