КОТЕЛ

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в водогрейных и паровых котлах.
Известны котлы, содержащие цилиндрические топочные камеры, экранированные расположенными по периметру трубами, соединенные своими концами с коллекторами (патент РФ №2265770, кл. F22B 21/04, 2003).
Наиболее близким по технической сущности является водотрубный котел, содержащий теплообменные трубы, подсоединенные концами к плоским кольцевым коллекторам. Трубы изогнуты по дугообразным линиям и равномерно распределены так, что образуемая ими теплообменная поверхность повторяет форму поверхности топочного факела, при этом коллекторы выполнены кольцевыми (патент РФ №2202065, кл. F22B 17/08, 2002).
Недостатком этого котла является невысокая экономичность из-за малой эффективности теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к поверхностям нагрева, поскольку теплообменная поверхность, повторяющая форму факела имеет значительную площадь живого сечения для прохода газов, невысокую их скорость и неэффективную теплоотдачу конвекцией. Для увеличения скоростей газов возможно уменьшение площади живого сечения за счет увеличения количества труб, однако при этом эффективная теплоотдача будет только у части поверхности в зазорах между трубами, а материалоемкость и трудоемкость возрастут значительно.
Технический результат полезной модели заключается в достижении высокой эффективности теплоотдачи конвекцией в котле за счет максимального использования поверхности теплообмена.
Задача решается за счет использования следующих приемов. Теплообменные трубы устанавливаются по периметру топочной камеры в два или более ряда по ходу газов в шахматном порядке, при этом количество зазоров между трубами, где наиболее высокие скорости и теплоотдача увеличивается в несколько раз. Часть радиационных труб закрывается прилегающей снаружи к ним газоплотной перегородкой, за которой отсутствуют конвективные трубы второго ряда, при этом уменьшается площадь живого сечения между трубами, возрастает скорость газов и теплоотдача. На зазоры между конвективными трубами последнего ряда снаружи устанавливаются газонаправляющие накладки, имеющие специальный профиль «чайки», наиболее эффективно направляющие потоки газов непосредственно к поверхности теплоотдачи, при этом накладки для ребристых труб могут быть гладкими по длине, а для гладких труб ребристыми, и прижатые к поверхности труб они участвуют в теплообмене, увеличивая общую поверхность теплоотдачи.
Отличительные признаки:
- трубы теплообмена устанавливаются по периметру топочной камеры в два или более ряда по ходу газов в шахматном порядке;
- часть радиационных труб закрывается прилегающей к ним снаружи газоплотной перегородкой, конвективные трубы за ней не устанавливаются;
- на зазоры между конвективными трубами снаружи устанавливаются газонаправляющие накладки, имеющие в сечении специальный профиль «чайка», гладкие или ребристые по длине и прижатые к конвективным трубам.
На Рис 1 и Рис 2 изображена конструкция предлагаемого котла.
Котел содержит топочную камеру 1 цилиндрической или другой замкнутой по периметру формы, экранированную по периметру негазоплотным рядом гладких или ребристых радиационных труб 2, за которыми по ходу газов в шахматном порядке расположены один или несколько рядов гладких или ребристых конвективных труб 3, концы труб 2 и 3 заведены соответственно в два противоположных коллектора 4 и 5 кольцевой, цилиндрической или другой формы, соответствующей форме топочной камеры 1. Часть радиационных труб 2 снаружи накрыта газоплотной перегородкой 6, за которой конвективные трубы 3 не устанавливаются. На зазоры между конвективными трубами 3 снаружи установлены газонаправляющие накладки 7, имеющие в сечении специальный профиль «чайки». Для гладких конвективных труб накладки выполняются ребристыми или волнистыми по длине, а для ребристых труб - гладкими по длине. Дымовые газы из топочной камеры 1 проходят отдавая тепло радиационным и конвективным трубам последовательно через пять зазоров 8 между трубами 2 и 3 и накладками 7, где высокие скорости и теплоотдача, при этом плотно прижатые к трубам 3 накладки 7 не только увеличивают скорости газов в зазорах 8, но и непосредственно воспринимают и передают тепло конвективным трубам 3.
В результате получена конструкция экономичного котла с высокой эффективностью теплоотдачи за счет максимального использования поверхностей теплообмена, а для изготовления котла могут быть использованы автоматы и роботы.