ИНФРАКРАСНЫЙ ГАЗОВЫЙ ОТОПИТЕЛЬ

ИНФРАКРАСНЫЙ ГАЗОВЫЙ ОТОПИТЕЛЬ
Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно к конструкциям инфракрасных (радиационных) газовых отопителей.
Известны инфракрасные газовые нагреватели (см., например, патенты РФ №№ 2052723, 2069814, заявка Японии № 5087725), в которых используется прямоточная схема движения продуктов сгорания газообразного топлива в излучающей трубе с выводом продуктов сгорания из отопительной системы через выхлопной патрубок за счет его естественной тяги (патент РФ № 2047050) или с помощью дутьевого вентилятора (патент РФ № 2069814).
Данные конструкции отопителей, отличаясь относительной простотой и надежностью в работе, не обеспечивают достаточно высокий КПД излучения и возможность обогрева больших помещений.
Известны также радиационные нагреватели с многоветвевой (Uили W-образной) радиационной трубой (см., например, авт. свид. СССР № 1739166, пат. РФ № 2117868, патент Японии № 4-63966, патент ЕПВ № 0736732 и др.), включающей прямую и обратную ветви, соединенные U-образными коленами.
Указанные радиационные нагреватели достаточно широко используются в сушильных и термических печах, а также для обогрева больших помещений.
Одной из основных проблем, решаемых разработчиками данных нагревателей, является повышение КПД излучения за счет обеспечения равномерности тепловыделения по всей длине многоветвевой излучающей трубы, что достигается различными средствами: растягиванием зоны горения за пределы подводящей ветви и дожиганием продуктов неполного горения в отводящей ветви (авт. свид. СССР № 1739166), повышением эффективности теплообмена в отводящей ветви путем
MTIKF23D 14/12
установки в трубе турбулизаторов потока (свидетельство РФ № 17721 на полезную модель), частичной рециркуляцией продуктов сгорания (авт. свид. СССР№ 1580116).
Последнее направление (радиационные нагреватели с рециркуляцией продуктов сгорания) представляется в настоящее время наиболее перспективным с точки зрения повышения КПД излучающей системы, а также уменьшения содержания вредных веществ в отводимых продуктах сгорания.
Согласно авторскому свидетельству СССР № 1580116 рабочая ветвь U-образного излучающего корпуса инфракрасного газового нагревателя снабжена конфузорной вставкой, закрепленной перед цилиндрической обечайкой, установленной с кольцевым зазором на начальном участке рабочей ветви, и сообщенной (конфузорная вставка) входным участком с патрубком отвода продуктов сгорания рекуператора. Это позволяет повысить эксплуатационную надежность нагревателя за счет более равномерного тепловыделения по длине излучающей трубы.
В другом известном радиационном нагревателе по заявке Японии № 4-80284, содержащем W-образную излучающую трубу, во входной ветви которой расположена с кольцевым зазором камера сгорания газовой горелки, выход отводящей ветви излучающей системы соединен посредством вентилятора со смесителем газовой горелки и кольцевым зазором между камерой сгорания и излучающей трубой, через который подают также вторичный воздух. Данное решение позволяет повысить КПД системы, однако, как и предыдущий аналог, характеризуется значительной сложностью выполнения конструктивных элементов обратной связи по отходящим газам (продуктам сгорания).
ройство по патенту Германии № 4433684, МПК F23D 14/12, опубл. 29.06.1995г.
Известное нагревательное устройство содержит U-образную излучающую трубу, к подводящей ветви которой подсоединена газовая горелка, первичный воздух на горение к которой подается от вентилятора, расположенного в отдельной камере.
Устройство снабжено установленным на выходе отводящей ветви рециркуляционным вентилятором, расположенным в рециркуляционной камере. Оба вентилятора установлены на общем валу асинхронного электродвигателя. Головка газовой горелки выполнена в виде завихрителя, расположенного в рециркуляционной камере, взаимодействующего с потоком газообразных продуктов сгорания, подаваемым рециркуляционным вентилятором. Устройство снабжено регулирующими заслонками в воздушном и газовом трактах.
Совмещение приводов рециркуляционного и горелочного вентиляторов (наличие общего асинхронного двигателя, на валу которого закреплены оба вентилятора) при некотором упрощении конструкции отопителя, обладает рядом недостатков, к числу которых следует отнести:
-повышенная металлоемкость и габариты устройства питания и управления излучающей системы, включающего согласующий блок с рециркуляционным вентилятором и собственно горелочный блок с дутьевым вентилятором, заключенные в единый защитный кожух, что особенно характерно в случае использования многоветвевой Wобразной излучающей трубы с большим расстоянием между осями подводящей и последней отводящей ветвей;
-низкая ремонтопригодность сдвоенного вентиляторного агрегата (сложность замены подшипниковых узлов и т.п.);
- повышенные энергозатраты на подачу дутьевого воздуха вследствие удлинения воздушного тракта).
Техническим результатом полезной модели является уменьшение металлоемкости и габаритов устройства, повышение надежности работы и ремонтопригодности, снижение энергозатрат на подачу дутьевого воздуха.
Указанный технический результат достигается тем, что в инфракрасном газовом отопителе, содержащем многоветвевую, преимущественно U-образную, излучающую трубу, газовую горелку, в воздушном тракте которой установлен вентилятор, снабженную смесителем, установленным по потоку воздуха перед жаровой трубой, размещенной с кольцевым зазором внутри подводящей ветви излучающей трубы, циркуляционный вентилятор, установленный на выходе отводящей ветви излучающей трубы в циркуляционной камере, сообщенной с упомянутым кольцевым зазором и выхлопным патрубком, согласно полезной модели., вентилятор, установленный в воздушном тракте горелки, и циркуляционный вентилятор выполнены с индивидуальными приводами их вращения.
Благодаря тому что горелочный и циркуляционный вентиляторы имеют индивидуальные приводы (асинхронные электродвигатели), увеличение расстояния между осями прямой и обратной ветвей излучателя не приводит к изменениям в выполненном в виде самостоятельного узла горелочном устройстве. Длина воздушного тракта при этом не увеличивается, а, следовательно, не возрастают энергозатраты на прокачку первичного воздуха и масса воздуховода и защитного кожуха. Кроме того, повышается надежность отопителя в работе, поскольку при выходе из строя привода горелочного вентилятора, отопитель может некоторое время работать в аварийном режиме при несколько худших
характеристиках излучения при раоотающем циркуляционном вентиляторе.
Полезная модель поясняется графическими материалами, где на фиг.1 изображен общий вид инфракрасного газового отопителя; на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1.
Инфракрасный газовый отопитель содержит U-образную излучающую трубу 1, включающую подводящую 2 и отводящую 3 ветви, газовую горелку, снабженную смесителем 4, размещенным по потоку воздуха перед жаровой трубой 5. В воздушном тракте горелки установлен вентилятор 6, предназначенный для подачи первичного воздуха на горение в смеситель 4.
Жаровая труба 5 горелки размещена с кольцевым зазором 7 внутри начального участка подводящей ветви 2 излучающей трубы 1.
На выходе отводящей ветви 3 излучающей трубы 1 установлен циркуляционный вентилятор 8, размещенный в циркуляционной камере 9Ь образованной стенками профилированного кожуха 10 и торцовыми Стенками защитного шумопоглощающего корпуса 11 (см. фиг.2).
Циркуляционная камера 9 сообщена с кольцевым зазором 7 между жаровой трубой 5 и подводящей ветвью 2 излучающей трубы 1 и с выхлопным патрубком 12.
Внутри циркуляционной камеры 9 установлены поворотные заслонки 13 и 14, регулирующие расход продуктов сгорания на рециркуляцию и выброс в атмосферу соответственно.
Расход воздуха через горелку также регулируется заслонкой, установленной на выходе горелочного вентилятора 6 (на чертеже не показана).
Вентилятор 6, установленный в воздушном тракте горелки, и циркуляционный вентилятор 8 выполнены с индивидуальными приводами их вращения (асинхронные двигатели 15 и 16 соответственно).
Инфракрасный газовый отопитель работает следующим образом.
Подают электропитание на приводы (асинхронные двигатели) 15 и 16 горелочного вентилятора 6 и циркуляционного вентилятора 8. Осуществляют продувку газодинамического тракта отопителя в течение -30 с. По окончании продувки подают газообразное топливо в смеситель 4 газовой горелки и поджигают образующуюся в смесителе газовоздушную смесь. Движение продуктов сгорания в подводящей 2 и отводящей 3 ветвях излучающей трубы 1 осуществляется за счет разрежения, создаваемого на выходе отводящей ветви 3 циркуляционным вентилятором 8, и напора горелочного вентилятора 6.
Направленный внутрь излучающей трубы 1 факел газовой горелки создает равномерный поток теплоносителя по всей поверхности грубы. Температура поверхности излучающей трубы 1 уменьшается от 300 - 200° С в подводящей ветви 2 до 200 - 100° С в отводящей ветви 3.
Продукты сгорания газовой горелки, имеющие на выходе жаровой трубы 5 температуру около 1800° С, разбавляются до температуры 320 - 330° С продуктами сгорания с температурой 100° С, подаваемыми циркуляционным вентилятором 8 в кольцевой зазор 7 между жаровой трубой 5 и стенкой подводящей ветви 2 излучающей трубы 1.
Степень рециркуляции продуктов сгорания регулируется изменением положения заслонок 13 и 14,
Наличие индивидуальных приводов у горелочного и циркуляционного вентиляторов позволяет по сравнению с прототипом снизить энергозатраты на подачу дутьевого воздуха, уменьшить металлоемкость и габариты, а также повысить надежность работы отопителя,