ДЫМОВАЯ ТРУБА С КОМБИНИРОВАННЫМ НАГРЕВОМ ВОЗДУХА

Полезная модель относится к теплотехнике и предназначено для применения в области теплоэнергетики.
Известен воздухоподогреватель (см. заявку RU №95103217, F22B 1/18, F23L 15/04, опубл. 10.01.1997), представленный U-образной компоновкой, где в его левой ветви по ходу движения уходящих газов установлена испарительная ступень, над которой расположены верхний насадок и трубопроводы непрерывной и периодической продувок; в нижней части водовоздушный теплообменник, размещенный в объеме сборника конденсата, имеющего трубопровод очистки, и соединяющий испарительную ступень, находящейся в правой ветви, нижним насадком и конденсационной ступенью, на входе в которую по воздушной стороне размещены вентилятор с трубопроводами выпара и впрыска воды, причем последний подключен также к водовоздушному теплообменнику и испарительной ступени.
Недостатками известного элемента являются значительные массогабаритные характеристики и сложность изготовления.
В настоящее время широкое распространение получили коаксиальные дымоходы, используемые в схемах различных систем теплообеспечения.
Известен коаксиальный дымоход, представляющий с собой сдвоенную трубу, спроектированную по принципу «труба в трубе», между которыми находится воздушная прослойка. По внутренней трубе с помощью вентилятора продукты горения топлива выводятся наружу, а по внешней трубе, проходящей сквозь стену здания, поступает воздух, который необходим для поддержания процесса горения (см. http://www.sflues.ru/page/15).
Известна коаксиальная дымоходная система для прямой вентиляции камина (см. US №6647977, F23J 11/06, F23L 17/04, F23L 17/12, F23J 11/00, F23F 17/00, F23F 017/04, опубл. 18.11.2003), состоящий из двух труб расположенных по принципу «труба в трубе» с применением дефлекторов, расположенных у портов камеры забора воздуха, для предотвращения пожара и дополнительных шумов.
Недостатком известных коаксиальных дымоходов является то, что при эксплуатации в условиях особо низких температур наружного воздуха в камеру сгорания котла поступает холодный воздух, что может привести к образованию холодной зоны внутри конструкции котла и, тем самым, нарушению нормальной работы котла или к его остановке. Указанная проблема особенно актуальна для условий Крайнего Севера.
Задачей настоящей полезной модели является повышение эффективности работы отопительных котлов и утилизация тепла дымовых газов при эксплуатации в условиях низких температур.
Технический результат, получаемый при использовании устройства, выражается в повышении уровня надежности и бесперебойности работы котлов в пиковые режимы теплообеспечения, а также в снижении расходов потребляемого природного газа.
Для решения поставленной задачи дымовая труба с комбинированным нагревом воздуха, содержащая основную греющую трубу, присоединяемую (сообщающуюся с трубопроводом отходящих газов котла) к выходу продуктов сгорания, внешнюю трубу, расположенную относительно основной греющей трубы по принципу «труба в трубе» с разделением каналов для рабочих сред, отличается тем, что для увеличения поверхности нагрева, интенсификации теплопередачи и турбулизации потока греющая труба имеет непрерывное по длине винтовое оребрение. Кроме того, для пиковых режимов отопительного периода предусмотрен дополнительный источник тепла в виде спирально навитого трубопровода, расположенного на внутренней поверхности внешней трубы.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Совокупность признаков полезной модели обеспечивает решение заявленной технической задачи, а именно, повышение уровня надежности работы отопительных котлов, в том числе в условиях экстремально низких температур наружного воздуха.
В газовых котлах с закрытой камерой сгорания, главным образом для тех, которые являются малой мощности, не предусматривается предварительный подогрев воздуха, поступающего на горение. В результате эксплуатации котлов в условиях низких температур возникает опасность образования холодной зоны внутри конструкции котла воздухом, поступающим для горения, что нарушает нормальную работу котла и может привести к его остановке. Решением данной проблемы является предварительный нагрев воздуха, поступающего в камеру сгорания котла.
Заявленное устройство иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 схематически показан внешний вид дымовой трубы, на фиг.2 - ее поперечный и продольный разрезы.
Основная греющая труба 1 присоединяется с трубопроводом отходящих газов котла, при этом на ее внешней поверхности спирально привариваются наклонные стальные ленты, необходимые в качестве оребрения 2. Внешняя труба 3 расположена относительно основной греющей трубы по принципу «труба в трубе» так, что между ними остается зазор, достаточный для свободного размещения оребрения внутренней греющей трубы и трубопровода 4, выполненного в виде винтовой спирали, размещаемого во внутренней поверхности внешней трубы. При этом спирально навитый трубопровод присоединяется к баку-аккумулятору для снабжения источником нагрева.
Дымовая труба с комбинированным нагревом воздуха работает следующим образом.
Отработавшие продукты сгорания проходят по основной греющей трубе, передавая тепло через стенку потоку воздуха, проходящего противотоком по внешней трубе. Воздух поступает снаружи в кольцевое сечение внешней трубы, по ходу движения происходит закручивание потока за счет винтового оребрения. Поступающий воздух нагревается от дымовых газов, проходящих через внутреннюю трубу. Использование винтового оребрения способствует интенсификации теплообмена и выравниванию температурных неравномерностей в каналах. В пиковые режимы происходит дополнительный нагрев поступающего наружного воздуха от спирально навитого трубопровода, по которому циркулирует нагретая вода или незамерзающая жидкость от бака-аккумулятора, в остальное время является дополнением к турбулизации потока воздуха поступающего для горения. Для устранения опасности замерзания жидкости при остановке системы предусматривают опорожнение спирального трубопровода.
Таким образом, заявленная конструкция дымовой трубы позволяет быстро и технологично нагреть воздух, повысить эффективность горения топлива и обеспечить надежную и бесперебойную работу газового котла.