ТЕПЛОГЕНЕРАТОР
HEAT GENERATOR

Изобретение относится к устройствам в области сельскохозяйственного машиностроения, предназначенным для сушки различных материалов, например зерна, обогрева помещений и других целей.
Известен теплогенератор, принятый за прототип (патент RU №2386905, F24H 3/08, F23J 11/00, 25.08.2008), содержащий корпус с отверстиями для входа и выхода нагреваемого воздуха и патрубком топливосжигающего устройства, размещенный внутри корпуса трубчатый дымовой канал и конвективный теплообменник. Недостатком теплогенератора являются большие его габариты.
Известен также спиральный теплообменник (патент RU №2192593, F28D 7/04, 11.12.2001), содержащий корпус с входным и выходным патрубками для прохода первой теплообменной среды и размещенными с зазорами внутри него параллельными друг другу секциями спиральных теплообменных труб, соединенных с входными и выходными коллекторами второй теплообменной среды. Известен теплообменник (патент RU №2328682, F28D 7/06, 01.12.2006), содержащий матрицу из двух размещенных в корпусе кассет, включающих трубчатые панели, выполненные из набора U-образных труб разного радиуса изгиба. Недостатками этих и других подобных теплообменников является большое сопротивление прохождению теплообменных сред, так как трубы с первой теплообменной средой расположены перпендикулярно или под углом к направлению потока второй теплообменной среды.
Задачей изобретения является создание компактного теплогенератора с максимальной передачей тепла от газообразного или жидкого теплоносителя к нагреваемому воздуху или другому газу.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемый теплогенератор:
- сконструирован так, что одна теплообменная среда перемещается вдоль труб со второй теплообменной средой;
- использован принцип противотока теплоносителя и нагреваемого воздуха;
- завихрители создают в трубе, где перемещается теплоноситель, его вращение;
- труба теплоносителя и труба, где перемещается нагреваемый воздух, выполнены в виде концентрической спирали;
- нагреваемый воздух сначала попадает внутрь спирали из труб, где получает спиральное вращение;
- затем нагреваемый воздух движется по спирали в трубе, вращаясь вокруг трубы теплоносителя.
Такое конструктивное решение позволяет максимально увеличить путь и время контакта нагреваемого воздуха с трубой, в которой перемещается теплоноситель, при минимальных габаритах устройства.
Новые существенные признаки:
- на торцевой стороне кожуха теплогенератора установлен вентилятор;
- внутри кожуха расположена теплоизоляция, а в ней - труба нагреваемого воздуха в виде спирали с приваренными к спирали изнутри лопатками;
- внутри трубы нагреваемого воздуха концентрически установлена труба теплоносителя, также выполненная в виде спирали;
- к трубе теплоносителя снаружи приварена спираль;
- к торцевой части трубы теплоносителя приварен конфузор;
- внутри конфузора установлены завихрители;
- к конфузору присоединена камера сгорания с вентилятором наддува, электродвигателем наддува, ирисовым затвором и форсункой.
Совокупность известных и существенных отличительных признаков заявляемого теплогенератора не известна из уровня техники и не вытекает из него очевидным образом.
Новый технический результат заключается в том, что использование предлагаемого теплогенератора позволит получить высокий его коэффициент полезного действия при минимальных габаритах и затратах энергии на перемещение теплообменных сред.
На фиг. 1 показан общий вид теплогенератора; на фиг. 2 - вид А; на фиг. 3 - разрез Б-Б; на фиг. 4 - сечение В-В; на фиг. 5 - вид Г.
Теплогенератор (фиг. 1, 3) содержит кожух 1, на торцевой стороне которого установлен вентилятор 2, приводимый в движение от электродвигателя 3. На валу 16 (фиг. 3) электродвигателя установлены лопасти 15. Внутри кожуха расположена теплоизоляция 4, а в ней - сваренная из секций труба нагреваемого воздуха 12 в виде спирали с приваренными к ней изнутри лопатками 17 (фиг. 3, 5). К трубе нагреваемого воздуха присоединена труба выходная 10 (фиг. 1, 2). Внутри трубы нагреваемого воздуха установлена труба теплоносителя 5 (фиг. 2, 3), также выполненная в виде спирали, на выходе (фиг. 1) покрытая теплоизоляцией. К трубе теплоносителя снаружи приварена спираль 11 (фиг. 2, 3). К торцевой части трубы теплоносителя приварен конфузор 13 (фиг. 2). В него входит камера сгорания 14 с вентилятором наддува 7, электродвигателем наддува 6, ирисовым затвором 9, форсункой 8. Внутри конфузора установлены завихрители 18 (фиг. 4), а между конфузором и камерой сгорания - уплотнитель 19.
Вентилятор наддува (фиг. 2) нагнетает воздух в камеру сгорания. Ирисовый затвор предназначен для регулирования оптимального соотношения топлива и воздуха. Форсунка подает топливо, которое сгорает. Теплоноситель движется через конфузор, где завихрители придают ему вращение, в трубу теплоносителя и перемещается по ней (фиг. 3), отдавая через стенку тепло нагреваемому воздуху. Лопасти вентилятора засасывают наружный воздух, которому на входе внутрь спирали из труб лопатки придают вращательное движение. Воздух, перемещаясь внутри спирали, предварительно нагревается, а затем его вентилятор подает в трубу нагреваемого воздуха. Спираль, приваренная к трубе теплоносителя, придает нагреваемому воздуху спиральное вращение вокруг трубы теплоносителя. Нагреваемый воздух движется в противоположном направлении по отношению к направлению движения теплоносителя. На конечном участке движения (фиг. 2) нагретый воздух от воздействия центробежной силы выходит через трубу выходную к потребителям тепла. При этом на выходе он контактирует с конфузором и камерой сгорания, где наиболее нагретый теплоноситель.
Если с предлагаемой конструкции снять камеру сгорания с вентилятором наддува, электродвигателем наддува, ирисовым затвором, форсункой, то теплогенератор можно использовать как теплообменник с передачей тепла от поставляемого извне газообразного или жидкого теплоносителя к нагреваемому воздуху или другой газообразной среде. Теплообменник можно использовать не только для нагревания, но и для охлаждения газообразной среды.