ВОДОТРУБНЫЙ КОТЕЛ

Техническое решение относится к котлам малой и средней производительности и позволяет обеспечить максимальную отдачу тепла в конвективных поверхностях нагрева.
Целью создания полезной модели является повышение эффективности путем более полной теплоотдачи газов внутри котла.
Известны топочные экраны - AC 382876, содержащие соединенные проставками трубы, при этом проставки смещены от оси труб в сторону топки на расстояние, не превышающее 0,35 наружного диаметра трубы.
Известны топочные экраны - AC 985563, содержащие соединенные проставками трубы, которые снабжены продольными турбулизаторами, образованными установленными на расстоянии одна от другой пластинами, плавно отогнутыми % с чередованием в разные стороны.
Недостатками данных топочных экранов является низкая тепловая эффективность и как следствие - невысокая экономичность котлов с их использованием.
Известен водогрейный котел (19) RU, (11) 2150047, (13) C1, (51) МПК 7 F24H 1/00 с достаточно высокой теплоотдачей, полученной за счет высокой теплоотдачи от стенки трубы к воде и уменьшения гидравлического сопротивления за счет перепускного патрубка.
Недостатком данного котла также является недостаточная теплоотдача вследствие хаотичного движения газов.
Технический результат данного решения - повышение эффективности работы котла за счет повышения теплоотдачи топочных газов и уменьшения образования копоти на стенках труб.
Результат достигается за счет того, что внутри котла, благодаря наличию экранов, формируется изолированный газовый тракт, напоминающий аэродинамическую трубу. При этом трубы, установленные в газовом тракте, расположены по отношению друг к другу в шахматном порядке. Каждый экран состоит из внешних поверхностей сегментов труб, которые расположены внутри газового тракта, и проставок между трубами. Трубы соединены перепускными патрубками, расположенными тангенциально к осям экранных труб и имеют поперечное сечение щелевидной формы. Благодаря такому движению воды внутри труб происходит увеличение коэффициента теплоотдачи, что обуславливает увеличение теплопроизводительности. При выходе воды из патрубка поток воды закручивается в экранной трубе по винтовой линии, интенсивно омывая внутреннюю поверхность экранной трубы, за счет чего сильнее нагревается воздух в газовом тракте. Стенки газового тракта являются эффективно работающей площадью теплосъема.
Движение газов происходит в замкнутом пространстве площадей нагрева. Во время движения газов по газовому тракту в межтрубном пространстве возникает эффект турбулентности. Твердые частицы не оседают в углах газового тракта по причине отсутствия в этих местах мертвых зон.
Описание заявляемого технического решения
Котел состоит из топочной и конвективной частей, разделенных между собой перегородкой с отверстием. Газы из топочной части поступают в конвективную часть через отверстие в перегородке и покидают конвективную часть через выходную трубу, пройдя через автономные газовые каналы внутри конвективной части. Автономные газовые каналы образованы глухими экранами из рядов труб, соединенных между собой проставками и перепускными патрубками щелевидной формы, расположенными тангенциально к осям труб. Также внутри выше описанных газовых каналов имеются двусветные экраны, представляющие собой ряды из труб, соединенных между собой только перепускными патрубками щелевидной формы, расположенными тангенциально к осям труб. При этом трубы в газовых каналах расположены в шахматном порядке.
Экраны газового канала являются эффективно работающей площадью теплосъема, так как проставки расположены по центрам труб экрана и полностью контактируют с дымовыми газами.
Возможно выполнение конвективной части состоящей из нескольких (двух и более) автономных газовых каналов.
Продвижение нагретых дымовых газов между этими газовыми каналами осуществляется под/над глухим экраном, являющимся общим для этих соседних газовых каналов.
Конструкция котла изображена на фиг.1 и 2.
На Фиг.1 водогрейный котел содержит топочную 1 и конвективную 2 части, которые образованы экранами - тремя глухими 3 и двумя экранами двойного облучения 4, состоящими из труб 5, соединенных между собой патрубками щелевидной формы 6, расположенными тангенциально к оси труб, проставками 7. Выход из газового канала на Фиг.1 изображен под номером 8.
На Фиг.2 водогрейный котел содержит топочную 1 и конвективную 2 части, которые образованы экранами: двумя глухими 3 и одним экраном двойного облучения 4, состоящими из труб 5, соединенных между собой патрубками щелевидной формы 6, расположенными тангенциально к оси труб, проставками 7. Выход из газового канала на Фиг.2 изображен под номером 9.
Котел работает следующим образом: вода, поступающая в котел, двигается по трубам конвективной 2 и топочной 1 частей, перетекая из каждой экранной трубы 5 в последующую через тангенциально расположенные патрубки 6, приобретает вектор скорости, направленный по касательной к стенке трубы, помимо осевой составляющей скорости. Топочные газы проходят из топочной 1 в конвективную часть 2, попадают в автономный газовый канал внутри конвективной части, отдают большую часть тепла воде в трубах и покидают котел через выход из газового канала 8.
Пример выполнения котла:
Котел состоит из труб, которые в конвективной части образуют три глухих экрана и два экрана двойного облучения. Трубы глухих экранов соединены между собой проставками и перепускными патрубками щелевидной формы, расположенными тангенциально к осям труб. Поперечное сечение перепускных патрубков представляет собой вытянутое отверстие, размеры которого определяются диаметром экранных труб d, высота сечения патрубка h=0,25-0,35d, длина 1=1,3-2,4d. Размеры котла 2,8×2,8×1,9 м куб. Мощность котла 0,93 МВт, теплосъем с одного квадратного метра 38 тыс.кКал. Такой котел имеет 85% КПД, что больше, чем КПД котла с перепускными патрубками щелевидной формы, расположенными тангенциально к осям труб примерно на 7%.