ТЕПЛООБМЕННИК ДЛЯ ВОДОГРЕЙНОГО КОТЛА

Полезная модель относится к области теплоснабжения, а именно, к теплообменникам для водогрейных котлов и может быть использована при отоплении жилых домов, зданий коммунального бытового и производственного назначения, имеющих систему отопления с теплоносителем.
Из уровня техники известен теплообменник для водогрейного котла, выполненный в виде змеевика, снабженного патрубками подвода и отвода и образованного горизонтальными трубами, расположенными по высоте, по крайней мере, в два параллельных ряда в шахматном порядке и соединенными посредством отводов, на каждой трубе выполнено оребрение в виде единой стальной ленты, закрепленной боковой стороной на трубе вдоль винтовой линии (см. патент RU 158835, кл. F24H 1/100, опубл. 20.02.2016 г.).
Из уровня техники известен теплообменник для водогрейного котла, образованный двумя коллекторами подачи и обратки и присоединенными к ним горизонтальными оребренными и с одной стороны теплообменника соединенными между собой посредством отводов трубами, которые расположены в два ряда, с другой стороны теплообменника оребренные трубы соединяются между собой через поворотную камеру (см. патент RU 177539, кл. F24 1/00, опубл. 28.08.2018 г.)
Из уровня техники также известен теплообменник, состоящий из множества трубок, которые имеют поперечное сечение круглой или овальной формы и расположены в один или несколько рядов, между которыми расположены оребренные поверхности. Оребренные поверхности состоят из гофрированных листов, связанных с трубами. Теплообменник дополнительно содержит пару коллекторов, расположенных на концевых участках труб (см. патент ЕР 2096399 А1 опубл. 02.09.2009 г.)
Недостатком данного устройства является сложность изготовления, а также недостаточный КПД из-за недостаточного трения теплопередающей среды о поверхности теплообмена теплообменника.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является теплообменник котла, образованный рядом труб, имеющих прямоугольное поперечное сечение, расположенных симметрично под углом относительно направления движения уходящих газов. Трубы вставлены в пластины теплопередачи, имеющие множество отверстий. Пластины теплопередачи соединены с трубами посредством сварки. Разворот теплоносителя осуществляется в секциях концевых крышек теплообменника (см. патент KR 20110107014 A, MПK F24H 1/52, F28D 1/047, F28F 1/10, опубл. 30.09.2011 г.)
Недостатком данного устройства является сложность изготовления, а также низкий КПД из-за малой площади теплообмена концевых крышек.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является увеличение полезного отбора тепла за счет увеличения площади поверхности теплообмена задней и передней вертикальных стенок поворотных камер теплообменника, а также увеличение полезного аэродинамического сопротивления теплообменника за счет использования металлической ленты оребрения, расположенной под углом к вертикальной оси теплообменника.
Технический результат - повышение КПД теплообменника за счет увеличения полезного отбора тепла посредством увеличения площади поверхности теплообмена и создания дополнительного полезного аэродинамического сопротивления в теплообменнике за счет использования металлической ленты оребрения, расположенной под углом к вертикальной оси теплообменника.
Поставленная задача решается, технический результат достигается за счет того, что теплообменник для водогрейного котла образован передней и задней поворотными камерами, разделенными на секции секционными перегородками, секции камер соединяют между собой присоединенные к этим камерам оребренные металлической лентой трубы, имеющие круглое поперечное сечение, трубы расположены в два ряда друг над другом. Металлическая лента оребрения каждой трубы расположена под углом к вертикальной оси теплообменника. Каждая из поворотных камер содержит стенку теплообмена, являющуюся частью топки котла.
Заявленная полезная модель иллюстрируется рисунками:
На фиг. 1 показано пространственное изображение теплообменника для водогрейного котла.
На фиг. 2 показан вид сбоку теплообменника и топки котла и вертикальная ось теплообменника.
Теплообменник котла, образованный передней 1 и задней 2 поворотными камерами, разделенными на секции секционными перегородками 3, секции камер соединяют между собой присоединенные к этим камерам оребренные металлической лентой 8 трубы 4, имеющие круглое поперечное сечение, трубы 4 расположены в два ряда друг над другом. Металлическая лента оребрения 8 каждой трубы 4 расположена под углом 11 к вертикальной оси 14 теплообменника. Каждая из поворотных камер 1, 2 содержит стенку теплообмена 7, 9, являющуюся частью топки котла.
Работает теплообменник следующим образом. Горячие уходящие газы 13, образованные сгоранием топлива посредством горелок 10 в топке котла 12, передают тепловую энергию теплоносителю соприкасаясь с поверхностями теплообменника, которыми являются стенки теплообменника 7, 9, а также металлическая лента 8 и трубы 4, оребренные этой лентой. Горячие уходящие газы 13 движутся под действием естественной тяги дымовой трубы вертикально вверх, преодолевая трением аэродинамическое сопротивление создаваемое трубами 4 и оребряющей эти трубы лентой 8, расположенной под углом к вертикальной оси 14 теплообменника. Тепловая энергия от уходящих газов 13 передается теплоносителю благодаря трению уходящих газов о поверхности теплообменника 7, 9, 8, 4, участвующие в теплообмене и поэтому эти поверхности теплообменника и аэродинамическое сопротивление создаваемое углом наклона 11 оребряющей ленты 8 относительно вертикальной оси 14 теплообменника для повышения эффективности теплообмена, являются полезными для повышения КПД теплообменника. Теплоноситель попадает через патрубок подвода 5 в секцию камеры 2 теплообменника и омыв стенку 9 камеры 2, образующую часть топки котла, попадает по оребренным металлической лентой 8 трубам 4 в другую камеру 1. Там омыв стенку 7 камеры 1, образующую часть топки котла, теплоноситель попадает по оребренным трубам 4 обратно в начальную камеру 2. Проходя по оребренным трубам 4, теплоноситель нагревается за счет энергии излучения при горении топлива и за счет теплопередачи от трения уходящими газами 13 полезной поверхности теплообменника, которой являются стенки теплообменника 7, 9, а также металлическая лента 8 и трубы 4, оребренные этой лентой. Цикл движения воды в теплообменнике может повторяться. На заключительном цикле, попав в начальную камеру 1, нагретый теплоноситель через патрубок отвода 6 идет потребителю.
Данный теплообменник имеет следующие преимущества с сохранением полезных свойств прототипа:
- больший КПД, так как все тепло задних стенок камер находящихся в топке котла и к которым крепятся оребренные трубы, отдается теплоносителю;
- больший КПД, так как металлическая лента оребрения каждой трубы расположена под углом к вертикальной оси теплообменника, создавая полезное аэродинамическое сопротивление горячим уходящим газам;
- большая теплоаккумуляционная способность за счет дополнительного объема задней и передней камер;
- более простая для изготовления конструкция.
Теплообменник используется в составе водогрейных котлов и изготавливается на стандартном оборудовании с использованием современных материалов и технологий.