ТРУБЧАТЫЙ РАДИАТОР ОТОПЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области теплотехники, а именно к отопительному оборудованию, и может быть использована в системах отопления жилых и общественных помещений в качестве нагревательного прибора.
Известна «Панель лучисто-конвективного теплообмена» [патент на полезную модель RU №148328 U1, опубликован 27.11.2014 МПК F24H 3/06 (2006.01), F28D 1/02 (2006.1), F28F 1/22 (2006.01)]. В техническом решении приведена конструкция панели лучисто-конвективного теплообмена, состоящей из параллельный вертикальных трубок, соединенных горизонтальными коллекторами входа и выхода, и закрывающей их теплообменной пластиной в виде усеченной волны.
Недостатком известного технического решения является низкая эффективность теплоотдачи радиатора из-за низкой турбулизации потока теплоносителя в вертикальных трубках вследствие отсутствия турбулизаторов.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является «Трубчатый радиатор» [изобретение HR P20190212 A2, опубликован 07.08.2020 МПК F28D 1/04 (2006/01), F28F 1/00 (2006/01), F16L 41/08 (2006/01), F28F 9/26 (2006/01), F24D 19/00 (2006/01), F28F 21/08 (2006/01), F28F 9/18 (2006/01), B23P 15/26 (2006/01)]. В техническом решении приведена конструкция радиатора, состоящего из вертикальных и горизонтальных труб одинакового диаметра, герметично соединенных между собой патрубками с помощью сварки или пайки.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: трубчатый радиатор отопления, содержащий верхнюю и нижнюю горизонтальные трубы для подвода и отвода теплоносителя, герметично соединенные между собой вертикальными трубами.
Недостатком известного технического решения является невысокая эффективность теплообмена между теплоносителем и нагреваемой поверхностью отопительного прибора, что связано с низкой турбулизацией потока теплоносителя в вертикальных трубах.
Полезная модель направлена на повышение эффективности теплообмена путем увеличения турбулизации потока теплоносителя за счет наличия вставок в вертикальных трубах в виде дисков, имеющих форму полых усеченных конусов.
Это достигается тем, что трубчатый радиатор отопления, содержит верхнюю и нижнюю горизонтальные трубы для подвода и отвода теплоносителя, герметично соединенные между собой вертикальными трубами.
D
d
D
t
D
d
В предложенном решении горизонтальные трубы имеют квадратный профиль, вертикальные трубы снабжены внутренними вставками в виде набора дисков, имеющих форму полых усеченных конусов, ориентированных меньшими основаниями вниз, и жестко связанных диаметрально расположенными вертикальными стяжками, при этом диаметр  большего основания каждого диска равен внутреннему диаметру вертикальной трубы, диаметр меньшего основания каждого диска равен  и выбирается из диапазона (0,5÷0,9), а шаг  относительного размещения дисков вдоль вертикальных стяжек равен (6÷12)(-).
Использование трубы квадратного профиля для верхней и нижней горизонтальных труб упрощает технологию изготовления трубчатого радиатора отопления при присоединении горизонтальных и вертикальных труб.
Наличие вставок в виде набора дисков, имеющих форму полых усеченных конусов, жестко связанных диаметрально расположенными вертикальными стяжками, в вертикальных трубах интенсифицирует турбулизацию потока теплоносителя.
Равенство диаметров внутренней вертикальной трубы и большего основания каждого диска необходимо для жесткой фиксации вставок внутри вертикальных труб радиатора.
d
Выбор диаметра меньшего основания каждого диска  из диапазона (0,5÷0,9)D обусловлен необходимостью сохранения умеренной величины гидравлического сопротивления.
t
t
D
d
Сохранение непрерывного турбулентного следа обеспечивается за счет выбора шага  относительного размещения дисков вдоль вертикальных стяжек по соотношению =(6÷12)(-).
Таким образом, совокупность отличительных признаков предложенного решения обеспечивает повышение эффективности теплообмена между теплоносителем и нагреваемой поверхностью трубчатого радиатора отопления.
Указанные параметры вставок, имеющих форму полых усеченных конусов, и их расположение подтверждены при проведении серии экспериментов в лаборатории кафедры Теплогазоснабжения и вентиляции БГТУ им. В.Г. Шухова.
Конструкция полезной модели поясняется графическим материалом.
На фиг. 1 показано продольное сечение радиатора отопления; на фиг. 2 показан общий вид вставки; на фиг. 3 показан продольный разрез элемента вставки, имеющего форму полого усеченного конуса.
Трубчатый радиатор отопления содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 горизонтальные трубы, которые имеют квадратный профиль и герметично соединены между собой вертикальными трубами 3. Для присоединения радиатора к подводящей и отводящей магистрали на торцах горизонтальных труб имеются патрубки 4. Вертикальные трубы 3 снабжены вставками в виде набора дисков 5, имеющих форму полых усеченных конусов и ориентированных меньшими основаниями вниз. Между собой диски 5 жестко связаны диаметрально расположенными вертикальными стяжками 6.
D
d
D
t
D
d
Диаметр  большего основания дисков 5 равен внутреннему диаметру вертикальных труб 3. Диаметр меньшего основания каждого диска равен  и выбирается из диапазона (0,5÷0,9). Вдоль вертикальных стяжек 6 диски 5 установлены с шагом , выбираемым по соотношению (6÷12)(-).
Количество секций (вертикальных каналов) радиатора ограничивается лишь технологическими возможностями производственного оборудования.
На фиг. 1 представлен радиатор с шестью вертикальными каналами.
Трубчатый радиатор отопления работает следующим образом. Из подводящей магистрали теплоноситель через один из патрубков 4 поступает в полость верхней горизонтальной трубы 1, при этом на второй патрубок 4 верхней горизонтальной трубы 1 устанавливается заглушка. Далее теплоноситель распределяется по вертикальным трубам 3. Двигаясь по вертикальным трубам 3, теплоноситель омывает диски 5. Тем самым создаются зоны завихрения потока теплоносителя в пристенной области вертикальных труб 3. Это увеличивает эффективность теплообмена теплоносителя с нагреваемой поверхностью вертикальных труб 3. Далее теплоноситель удаляется через нижнюю горизонтальную трубу 2 и один из патрубков 4 в отводящую магистраль. Так же, как и с верхней парой патрубков 4, на один из патрубков 4 нижней горизонтальной трубы 2 устанавливается заглушка.
Конструкция предложенного устройства позволит повысить эффективность теплообмена между теплоносителем и нагреваемой поверхностью трубчатого радиатора отопления.