ГАЗОВЫЙ ИНФРАКРАСНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области теплотехники, а конкретно, к климатическому оборудованию, к конструкциям систем лучистого газового отопления помещений инфракрасным излучением и может быть использовано для обогрева больших помещений, например, промышленных цехов, магазинов, спортивных сооружений, строительных площадок, выставочных павильонов, ангаров, складов, помещений сельскохозяйственного назначения и т.п.
Инфракрасные излучатели (ИК) предназначены для интенсификации процессов тепловой обработки материалов, отопления. Преимущество ИК-излучателей по сравнению с нагревателями конвективного типа состоит в том, что при лучистом теплообмене все излученное тепло сразу передается непосредственно нагреваемому телу, пространству. Тепловой поток при лучистом теплообмене в десятки раз выше, чем при конвективном, что позволяет уменьшать габариты установок и потери тепла с продуктами горения при тех же тепловых нагрузках.
В настоящее время широкое распространение получали так называемые "темные" газовые инфракрасные излучатели, способные генерировать безвредное для человеческого организма излучение. На их основе создано множество систем лучистого отопления крупных помещений.
Известен газовый инфракрасный излучатель, включающий радиационную трубу, на одном конце которой установлена горелка, снабженная каналами подачи газа и воздуха, а на другом конце размещен вентилятор, полость, ограничивающую область, внутри которой расположена радиационная труба, и состоящую из отражателя и соединенного с ним посредством дна экрана, причем один торец полости выполнен с возможностью забора воздуха из окружающей среды, полость соединена посредством воздуховода с каналом подачи воздуха в горелку, а в дне полости выполнены отверстия, расположенные равномерно по всей ее длине [RU 2244874 С2, 2005].
К недостаткам излучателя можно отнести то, что при такой установке лопатки вентилятора и сам вентилятор подвержены тепловым нагрузкам, что весьма нежелательно.
Известны также газовые инфракрасные излучатели [см. рекламные проспекты фирм-производителей], рассматриваемые в качестве аналогов. Это: обогреватели инфракрасные газовые (ИКНГ) - продукция компании «ИЖЗАВОД», промышленные газовые обогреватели производства «SCHULTE» (Германия), «KUBLER» (Германия), «SYSTEMA» (Италия), «МАНДИК» (Чехия), «RG Roberts Gordon» (США), «FRACCARO» (Франция), излучатель газовый инфракрасный «темный» производитель- компания «Сибшванк».
Конструкция излучателя инфракрасного газового компании «Сибшванк» взята за прототип, его принципиальная схема включает камеру горения, содержащую блок автоматики, газовый клапан, вентилятор, форсунку, а также излучатель и отражатель.
Конструкцию отличает повышенный уровень загрязнений среды выхлопными газами и то, что вентилятор нагнетателя воздуха в конструкции «Сибшванк» установлен в одном корпусе с системой управления (автоматикой), что затрудняет ремонтопригодность и модернизацию всей горелки.
Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является создание газового инфракрасного нагревателя, обеспечивающего экологическую чистоту окружающей среды, а также обеспечивающего возможность варьирования мощностью горелки без радикальных изменений конструкции в целом.
Технический результат достигается при осуществлении заявляемого технического решения за счет установки в излучателе нагревателя, по крайней мере, одного каталитического элемента, а также за счет вынесения вентилятора из камеры горения и установления его на основании камеры горения.
Поставленная задача решается, как и в известном техническом решении, тем, что газовый инфракрасный нагреватель включает вентилятор и камеру горения, содержащую блок автоматики, газовый клапан, форсунку, а также излучатель с отражателем.
Новым является то, что в излучателе установлен, по крайней мере, один каталитический элемент, кроме того, вентилятор вынесен из камеры горения и установлен на ее основании с возможностью свободного к нему доступа.
Кроме того, каталитический элемент выполнен в виде набора сеток толщиной 0.1-0.2 м, предпочтительно, 0.15 м.
Кроме того, живое сечение сеток составляет 0.4-0.5.
Кроме того, сетка каталитического элемента представляет собой металлическую основу, выполненную из стали или нихрома, с покрытием.
Кроме того, покрытие сетки каталитического элемента имеет оксидно-шпинельную структуру, сочетающую в себе оксиды следующих элементов: цинка, меди, кобальта, железа.
Кроме того, покрытие сетки каталитического элемента составляет 5-20 масс.% от металлической основы, предпочтительно, 7-10 масс.%
Кроме того, каталитический элемент установлен в излучателе на расстоянии не более 1 м от форсунки, предпочтительно, 0.5 м.
Кроме того, в конце излучателя дополнительно установлен второй каталитический элемент.
Кроме того, излучатель выполнен в виде прямой или U-образной тонкостенной трубы.
Кроме того, отражатель выполнен из алюминия.
Добавление к конструкции газового инфракрасного нагревателя каталитического элемента, а именно введение его в излучатель приводит к снижению уровня загрязнения среды выхлопными газами за счет снижения концентрации окислов азота и углерода в 1.5-2.0 раза от ПДК.
Вынесение вентилятора из камеры горения и установление его на ее основании дает возможность варьирования мощностью вентилятора и как следствие варьирование мощностью горелки без радикальных изменений конструкции в целом. Вынесение вентилятора приводит к тому, что воздушный поток претерпевает минимальное сопротивление при достижении форсунки, что резко снижает турбулентность воздушного потока, что в конечном итоге сказывается на лучшем формировании длины факела.
На фиг. представлена принципиальная схема газового инфракрасного нагревателя.
Газовый инфракрасный нагреватель включает камеру горения 1, содержащую блок автоматики 2, газовый клапан 3, вентилятор 4, форсунку 5, а также излучатель 6 с отражателем 7. В излучателе 6 на расстоянии не более 1 м от форсунки, предпочтительно, 0.5 м, установлен каталитический элемент 8.
Каталитический элемент 8 выполнен в виде набора сеток толщиной 0.1-0.2 м, предпочтительно 0.15 м. Диаметр каталитического элемента определяется мощностными характеристиками горелки. Сетка представляет собой металлическую основу из нихрома или стали 8Х12Н, на которую нанесено вышеуказанное оксидное покрытие. Покрытие сетки имеет оксидно-шпинельную структуру, сочетающую в себе оксиды следующих элементов: цинка, меди, кобальта, железа и составляет 5-20 масс.%
от металлической основы, предпочтительно, 7-10 масс.%. Живое сечение сеток составляет 0.4-0.5. Второй каталитический элемент может быть дополнительно установлен в конце излучателя. Излучатель может быть выполнен в виде прямой или U-образной тонкостенной трубы. Отражатель выполнен из алюминия.
Работает газовый инфракрасный нагреватель следующим образом. Работа газового инфракрасного нагревателя начинается с открывания газового вентиля общей системы газоподвода и подаче сетевого напряжения. Блок автоматики осуществляет продувку излучателя в течение запрограммированного промежутка времени (при этом горит зеленый индикатор). Затем включается высокое напряжение розжига (порядка 7-10 кВ) и открывается газовый клапан (загорается красная лампочка). Газ с низким давлением Р=1.3 кПа через газовый клапан 3 подается в форсунку 5, где смешивается с воздухом, нагнетаемым вентилятором 4. Проходя через керамическую плитку-сетку, воздушно-газовая смесь разбивается на мелкие струи, которые поджигаются устройством воспламенения, например, запальником (на фиг. не показаны), т.е. происходит розжиг газовой смеси (время обусловлено программой). Так как скорость движения воздушно-газовой смеси более чем на порядок превышает нормальную скорость распространения пламени, то горение образуется в слое смешения струи, истекающей из горелки частичного смешения, и потоком воздуха, подсасываемым этой струей. Оба потока движутся в одном направлении, вследствие чего замедляется скорость смешения потоков, а длина пламени увеличивается. Постепенное смешение и постепенное сгорание по длине излучателя 6 дает возможность избежать зон локального перегрева трубы излучателя 6, получить равномерную температуру нагрева на большей длине (до температур порядка 350-400°С). Отражатель направляет излучение от разогретой трубы излучателя в нужном направлении. Выхлоп из излучателя 6 (через адаптер) может осуществляться непосредственно в помещение за счет снижения концентрации окислов ниже ПДК, либо через систему отвода отработанных газов.
Применение каталитического элемента позволяет снизить необходимый воздухообмен в помещении в 2-3 раза по сравнению с прототипом, и уменьшить энергозатраты.