ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ

Водогрейный котел относится к теплоэнергетике, в частности, к теплогенераторам, и может быть использован для автономного отопления и горячего водоснабжения индивидуальных жилых домов, производственных, административных и социально-бытовых сооружений.
Известен отопительный котел, содержащий корпус с размещенной в нем топочной камерой, включающей вытяжную трубу, теплообменник и термоэлектрический преобразователь, выходы которого через преобразователь напряжения связаны с озонатором, ионизатором и решетчатым электродом, (см. патент на полезную модель №131459 «Отопительный котел», опубл. 20.08.2013, бюлл. №23).
Недостатком такого котла является повышенное потребление топлива вследствие неизбежного расхода части тепловой энергии на ионизацию озоно-воздушной смеси, подаваемой в топочную камеру и имеющей температуру окружающей среды.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является снижение потребления энергии (а соответственно - и топлива) при ионизации.
Такой технический результат достигается тем, что в котле, содержащем корпус с размещенной в нем топочной камерой, включающей вытяжную трубу, теплообменник и термоэлектрический преобразователь, выход которого через преобразователь напряжения связан с озонатором, ионизатором и решетчатым электродом, пневматический выход озонатора и пневматический вход ионизатора соединены с топочной камерой, герметично изолированной от окружающей среды.
На фиг. 1 представлен разрез водогрейного котла.
Водогрейный котел содержит корпус 1 с размещенной в нем топочной камерой 2 включающей вытяжную трубу 3, теплообменник 4 и термоэлектрический преобразователь 5. Выход термоэлектрического преобразователя 5 связан со входом преобразователя 6 напряжения. Выходы преобразователя 6 напряжения подсоединены к озонатору 7, ионизатору 8 и решетчатому электроду 9. Пневматический выход озонатора 7 (выход, по которому подается озоно-воздушная смесь, образованная из воздуха окружающей среды в озонаторе 7) соединен с топочной камерой 2. Ионизатор 8 выполненный, например, в виде игольчатой люстры Чижевского, и решетчатый электрод 9, представляющий собой, например, металлическую сетку, установлены в вытяжной трубе 3. При этом решетчатый электрод 9 закреплен над ионизатором 8 перпендикулярно продольной оси вытяжной трубы 3. Пневматический вход ионизатора 8 (вход, по которому в ионизатор 8 подается горячий воздух с продуктами сгорания из топочной камеры 2) соединен с топочной камерой 2, герметично изолированной от окружающей среды.
Водогрейный котел работает следующим образом. Нагреваемая вода (или теплоноситель системы отопления) подается внутрь корпуса 1 котла, где проходит через теплообменник 4. В топочной камере 2 осуществляется горение топлива, сопровождающееся выделением теплоты и нагревом воды в теплообменнике 4. Горячий воздух с продуктами сгорания, а также дымовые газы поднимаются в верхнюю часть топочной камеры 2, проходят через ионизатор 8, сквозь решетчатый электрод 9 и удаляются в окружающую среду через вытяжную трубу 3.
Термоэлектрический преобразователь 5, находясь под влиянием разно-температурных сред в топочной камере 2, в соответствии с явлением Зеебека, преобразует часть тепловой энергии, произведенной водогрейным котлом, в электрическую энергию. Эта электрическая энергия подводится ко входу преобразователя 6 напряжения, который формирует переменное напряжение, подаваемое к озонатору 7 и высоковольтное (12…30 кВ) постоянное напряжение, подводимое к ионизатору 8 и решетчатому электроду 9.
В озонаторе 7 происходит озонирование воздуха окружающей среды за счет барьерного разряда. Полученный озон (озоно-воздушная смесь) через пневматический выход озонатора 7 попадает в топочную камеру 2, активизируя процесс горения топлива (сокращая его расход благодаря высоким окислительным свойствам озона и улучшая состав продуктов сгорания за счет уменьшения содержания окиси углерода и окислов азота).
Ионизатор 8 сообщает частицам воздуха, подводимого к его пневматическому входу, электрический заряд, а решетчатый электрод 9 побуждает их к поступательному движению по вытяжной трубе 3. Поскольку озонатор 7, топочная камера 2 и ионизатор 8 герметично соединены между собой, являясь элементами пневматической системы, образовавшееся разрежение определяет движение воздуха из окружающей среды через озонатор 7, топочную камеру 2 и ионизатор 8 с решетчатым электродом 9 снова в окружающую среду.
В отличие от известного отопительного котла реализация явления «ионного ветра» в заявляемой полезной модели осуществляется в вытяжной трубе, где температура воздуха составляет несколько сотен градусов. Известно, что потенциал ионизации воздуха зависит от его температуры. С ростом температуры воздуха его диэлектрическая проницаемость возрастает, а потенциал ионизации снижается. Следовательно, для ионизации объема воздуха, имеющего повышенную температуру, потребуется меньше энергии, чем для ионизации того же объема воздуха при низкой температуре.
Кроме того, воздух в вытяжной трубе обладает повышенной влажностью, поскольку процесс горения сопровождается образованием паров воды. Содержание паров воды в дымовых газах также снижает потенциал ионизации. Помимо этого на снижение энергозатрат оказывает влияние наличие в вытяжной трубе относительно крупных частиц несгоревшего топлива и сажи.
Таким образом, на ионизацию и перемещение в электрическом поле высокотемпературного, влажного и содержащего крупные твердые частицы воздуха в вытяжной трубе потребуется меньше энергии, чем на ионизацию и перемещение низкотемпературной, сухой и чистой озоно-воздушной смеси на вводе в топочную камеру (как в известном отопительном котле).