ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ

Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно к водогрейным котлам, и может быть использована в системах отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий.
Известны водогрейные пароконденсационные котлы, основными элементами которых являются герметичный корпус, заполненный водой, топочную камеру и дымогарные трубы, размещенный в верхней части корпуса котла теплообменник, например, патент РФ №2080516, МПК F22B 7/00, патент РФ №2289070 МПК F24H 1/00.
При работе котлов данного типа продукты сгорания топлива проходят через топочную камеру и систему дымогарных труб, при этом осуществляется передача тепла от горячего газа к воде, находящейся в котле.
Вода в котле нагревается, начинается ее кипение и интенсивное испарение. Пары воды, поднимаясь к трубкам теплообменника, конденсируются на них, передавая свое тепло воде системы теплоснабжения, а конденсат стекает в кипящую воду.
Известный водогрейный котел по патенту №2289070 является наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели и выбран в качестве ближайшего аналога.
Недостатком известного котла является то, что теплообменник выполнен в виде пучка трубок, скомпонованных в коридорном порядке, при этом конденсат, стекая с верхних рядов трубок, попадает на трубки расположенные ниже, и чем ниже находится трубка, тем толще пленка конденсата на ней, и тем меньше теплоотдача от пара к воде тепловой сети.
Например, при девяти рядном пучке теплоотдача девятого ряда по отношению к верхнему ряду меньше в два раза (А.Г.Касаткин «Основные процессы и аппараты химической технологии», Химия, М, 1971 г., стр.305.).
Техническим результатом полезной модели является повышение теплоотдачи конденсирующегося пара на многорядном пучке трубок теплообменника, что приводит к уменьшению его размеров и массы.
Указанный технический результат достигается тем, что в водогрейном пароконденсационном котле, содержащем герметичный корпус, в нижней части которого размещены топочная камера и дымогарные трубы, а в верхней - теплообменник, выполненный в виде пучка трубок, скомпонованных в коридорном порядке, согласно полезной модели, близлежащие трубки каждого вертикального ряда смещены друг относительно друга в горизонтальном направлении на величину от 0,25 до 0,75 радиуса трубок.
Благодаря указанному выполнению устройства теплообменника котла, повышается теплоотдача конденсирующегося пара на многорядном пучке трубок теплообменника, что приводит к уменьшению его размеров и массы.
Сущность полезной модели поясняется графическим материалом, где:
- на фиг.1 изображено поперечное сечение котла во время работы.
- на фиг.2 сечение пучка трубок теплообменника во время работы котла.
Водогрейный котел содержит герметичный корпус 1, в нижней части которого размещены топочная камера 2, дымогарные трубы 3. В верхней части котла размещены теплообменник 4, герметичная перегородка 5, расположенная над теплообменником 4 и образующая с верхней частью корпуса 1 дополнительную камеру 6, соединенную трубой 7 с нижней частью котла.
Верхняя часть дополнительной камеры 6 снабжена автоматическим воздухоотводчиком 8 с отсечным клапаном.
К нижней части корпуса 1 подведен трубопровод 9 с краном 10, служащий для заполнения котла водой. В дополнительной камере 6 размещен
сигнальный патрубок 11, а ниже перегородки 5 - патрубок 12 для стравливания воздуха из парового пространства.
Котел работает следующим образом.
Горелкой (на графических материалах не показана) в топочную камеру 2 подается газ. Продукты сгорания топлива проходят через топочную камеру 2 и систему дымогарных труб 3, при этом осуществляется передача тепла от горячего газа к воде, находящейся в котле. Вода в котле нагревается, происходит ее температурное расширение, вследствие чего вода вытесняет воздух из дополнительной камеры 6 через автоматический воздухоотводчик 8.
При дальнейшем нагревании воды начинается ее кипение и интенсивное испарение. Пар собирается в области теплообменника 4, давление его увеличивается и он вытесняет воду через трубопровод 7 в камеру 6.
Когда вода вытеснит весь воздух из камеры 6, отсечной клапан воздухоотводчика 8 закрывается и отсекает внутренний объем камеры 6 от атмосферы.
Пары воды, поднимаясь к трубкам теплообменника 4, конденсируются на них, передавая свое тепло воде системы теплоснабжения. Конденсат, образующийся на наружной поверхности трубок, под действием силы тяжести стекает на близлежащую нижнюю трубку, но так как нижние трубки смещены в горизонтальном направлении, то конденсат будет стекать по той стороне трубки, на которую падает, поэтому, по крайней мере, на половине диаметра трубки пленка конденсата будет иметь минимальную толщину и, соответственно, минимальное термическое сопротивление. Таким образом, смещение трубок позволяет организовать стекание конденсата так, что в каждом вертикальном ряду половина поверхности трубок находится в одинаковых условиях, то есть с одинаковой толщиной стекающего слоя конденсата и, следовательно, одинаковыми условиями теплоотдачи.
Процесс испарения и конденсации непрерывно повторяется, при этом происходит перенос тепла от паров воды, находящейся в котле, к воде в системе теплоснабжения.
При остановке котла горелка гасится, вода перестает кипеть, давление пара уменьшается и вода из камеры 6 по трубопроводу 7 перетекает в корпус 1, занимая паровое пространство.
Корпус 1 котла заполнен водой из камеры 6 и готов к повторному запуску.
Таким образом, благодаря указанному выполнению устройства теплообменника, улучшаются условия теплоотдачи по всему объему пучка трубок теплообменника, что позволяет уменьшить его размеры и вес.