УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРЕГРЕТОГО ПАРА В БАННЫХ ПЕЧАХ
DEVICE FOR PRODUCTION OF SUPERHEATED STEAM IN BATH FURNACES

Изобретение относится к теплотехническому оборудованию, а именно к парообразователям бытовых банных печей, и предназначено для получения перегретого пара для последующего его использования при проведении банных процедур.
Известны технические решения, в которых получение перегретого пара для банных процедур осуществляется без традиционной каменки (см., например, патент RU 154892, МПК F24B 9/00, опубликован 10.09.2015 г.),  представляющие собой печь для бани, содержащую топку, отверстие для подачи топлива, дымоход,  пароперегреватель и соединенную с ним полость для испарения воды, образованную стенками, частью которых являются нагреваемые до температуры кипения воды поверхности печи.
Известные решения имеют следующий недостаток: недостаточную эффективность вследствие относительно низкого КПД теплопередачи тепла от топочных газов к перегретому пару. Согласно известным положениям теории теплообменных аппаратов (пароперегреватель в составе печи является теплообменником), данные аппараты, в зависимости от направления движения теплоносителей, могут работать при прямотоке, противотоке или перекрестном токе (см., например, Хаузен.Х. Теплопередача при прямотоке, противотоке и перекрестном токе: Пер. с нем. - М.: Энергоиздат, 1981.- 384 с., стр.13). В приведенном техническом решении, согласно описанию и чертежу реализована схема перекрестного тока: «оба теплоносителя движутся под прямым или приблизительно под прямым углом друг к другу» (тот же источник, стр.13). Данная схема существенно уступает по эффективности противоточной схеме, при которой на пути следования тепловоспринимающего носителя (в нашем случае перегретого пара) может поддерживаться максимальный градиент температуры между ним и теплоотдающим носителем (дымовыми газами). Вообще, для повышения КПД процесса перегрева пара следует максимально использовать энергию, поступающую с продуктами сгорания топлива в дымовую трубу – фактически, теряемое тепло, чего в отмеченном техническом решении не предусмотрено.
Известен принятый в качестве ближайшего аналога парогенерирующий модуль (см. патент RU 174193, МПК F24B 9/00, опубликован 06.10.2017 г.), содержащий емкость для воды, соединенный с ней каналом-паропроводом пароперегреватель, сопло пароперегревателя, выполненное с возможностью выхода пара сквозь внешний корпус устройства наружу, при этом пароперегреватель выполнен в виде пустотелой емкости с возможностью размещения внутри него направляющих перегородок, а дымоход образован стенками емкости для воды.
Достоинством известного решения является использование тепла дымовых газов, поступающих в трубу для нагрева воды до температуры насыщения, а также для перегрева водяного пара, однако, недостаток предыдущего технического решения – низкая эффективность перегрева пара вследствие применения схемы перекрестного тока в нем не устранен.
Задачей заявленного изобретения является создание более эффективного устройства для получения перегретого пара в банных печах. Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение КПД процесса перегрева водяного пара в банной печи с заявляемым устройством.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для получения перегретого пара в банных печах, содержащем установленную на дымовом отверстии банной печи емкость для воды и соединенный с ней пароперегреватель, пароперегреватель расположен внутри дымохода, образованного внутренними стенками емкости для воды и выполнен в виде трубопровода, оконечная часть которого выведена в топочное пространство печи и содержит выходное сопло, выходящее в отверстие в верхней стенке корпуса печи.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображен общий вид устройства (фиг.1), и вариант его исполнения (фиг.2).
Устройство для получения перегретого пара в банных печах состоит из емкости 1 для воды с крышкой 2, образованного внутренней стенкой емкости дымохода 3, размещенного внутри дымохода пароперегревателя 4, выходящего внутрь печи 5 с отверстием 6 для выходного сопла 7 пароперегревателя.
В варианте исполнения на фиг.2 устройство содержит дополнительную секцию пароперегревателя 8, выполненную в виде емкости с расположенными внутри нее направляющими для удлинения пути движения пара с целью его дополнительного перегрева.
Устройство работает следующим образом. После розжига и выхода на необходимую мощность печи 5, происходит процесс нагрева воды, предварительно залитой в емкость 1 и закрытой герметичной крышкой 2, частично за счет тепла, передаваемого емкости 1 непосредственно от топливника печи 5 через дно емкости 1, частично за счет дымовых газов, движущихся вдоль внутренней стенки емкости 1 по дымоходу 3. По достижении водой температуры насыщения, начинается парообразование, вследствие чего над свободной поверхностью воды в емкости 1 давление повышается, и под действием разницы давлений в емкости 1 и на выходе сопла 7, осуществляется процесс движения пара внутри пароперегревателя 4 с выходом в банное помещение. По пути следования пар в пароперегревателе 4 дополнительно нагревается дымовыми газами, поднимающимися внутри дымохода 3. Поскольку продукты сгорания топлива движутся в дымоходе 3 под действием самотяги в направлении, противоположном движению пара в пароперегревателе 4, реализуется самый эффективный способ теплообмена между паром и дымовыми газами – противоток, при котором поддерживается максимально возможный перепад температур между средами. При необходимости, для еще большего увеличения температуры перегретого пара, пароперегреватель 4 может быть укомплектован дополнительной секцией 8. Несмотря на то, что в зоне дополнительной секции 8 теплообмен осуществляется перекрестным током, вследствие того, что указанная секция 8 фактически находится в топливнике печи 4, температура перегретого пара при данном способе теплообмена теоретически может быть доведена до температуры топливника.
Заявляемое устройство, благодаря дополнительному нагреву пара во время его движения в пароперегревателе от движущихся вверх по дымоходу продуктов сгорания, обеспечивает высокий КПД и ускоряет процесс парообразования в парильном помещении.