НАТРУБНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Полезная модель относится к теплотехнике, а именно к устройствам для утилизации тепла дымовых газов.
Известен парогенерирующий модуль (патент РФ №174193, опубл. 06.10.2017, выбранный в качестве прототипа), содержащий емкость для воды, соединенный с ней каналом-паропроводом пароперегреватель, сопло пароперегревателя, выполненное с возможностью выхода пара сквозь внешний корпус устройства наружу, пароперегреватель выполнен в виде пустотелой емкости с возможностью размещения внутри него направляющих перегородок, а дымоход образован стенками емкости для воды. Газопламенный поток омывает пароперегреватель со всех сторон. Корпусом для парогенерирующего модуля может служить корпус печи или корпус контейнера, встраиваемого в дымоход. Недостатком данного технического решения является низкая точность регулирования температурного режима.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является устранение указанного недостатка наиболее близкого аналога.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении точности поддержания необходимого температурного режима для воды, циркулирующей в теплообменнике.
Технический результат достигается натрубным теплообменником, содержащим корпус (4), входной патрубок (7) дымохода, выходной патрубок (1) дымохода, полость (12) для воды, при этом полость (12) для воды образована корпусом (4) теплообменника, средней трубой (3), верхней крышкой (2), нижней крышкой (6), при этом корпус (4) содержит по меньшей мере два штуцера (8 и 9) циркуляции воды в полости (12) для воды, выходной патрубок (1) соединен с верхней крышкой (2) таким образом, что торцы патрубка (1) располагаются на некотором расстоянии от верхней крышки (2), при этом часть патрубка (1), расположенная внутри теплообменника, имеет отверстия на участке, примыкающем к месту соединения патрубка (1) с верхней крышкой (2), и второй участок без отверстий, между которыми установлен запорный элемент (5), выполненный с возможностью по меньшей мере частичного перекрытия потока дымовых газов через второй участок патрубка (1). Полость (12) для воды соединена с внешним баком-накопителем через, по меньшей мере, два штуцера (8 и 9) циркуляции воды в полости. Запорный элемент (5) представляет собой поворотную заслонку.
Запорный элемент (5) представляет собой шибер. Нижняя крышка (6) теплообменника имеет форму усеченного конуса.
При этом, расположение второго торца патрубка (1) на некотором расстоянии от верхней крышки обеспечивает беспрепятственный проход горячих газов между выходным патрубком (1) и средней трубой (3), позволяет повысить точность поддержания температурного режима за счёт обеспечения равномерного расхода горячего газа через теплообменник.
На фиг. 1 представлен поперечный разрез теплообменника с положением запорного элемента (5), соответствующему режиму интенсивного нагрева.
На фиг. 2 представлен поперечный разрез теплообменника с положением запорного элемента (5), соответствующему режиму пассивного нагрева.
1 - Патрубок выходной дымохода;
2 - Крышка верхняя;
3 - Труба средняя;
4 - Корпус;
5 - Запорный элемент;
6 - Нижняя крышка;
7 - Патрубок входной дымохода;
8 - Штуцер циркуляции воды;
9 - Штуцер циркуляции воды;
10 - Выход дымовых газов;
11 - Вход дымовых газов;
12 - Полость для воды.
Натрубный теплообменник, содержащий корпус (4), входной патрубок (7) дымохода, выходной патрубок (1) дымохода, полость (12) для воды. Полость (12) для воды образована корпусом (4) теплообменника, средней трубой (3), верхней крышкой (2) и нижней крышкой (6). Корпус (4) содержит по меньшей мере два штуцера (8 и 9) циркуляции воды в полости (12) для воды. Выходной патрубок (1) соединен с верхней крышкой (2) таким образом, что торцы патрубка (1) располагаются на некотором расстоянии от верхней крышки (2), при этом часть патрубка (1), расположенная внутри теплообменника, имеет отверстия на участке, примыкающем к месту соединения патрубка (1) с верхней крышкой (2), и второй участок без отверстий, между которыми установлен запорный элемент (5), выполненный с возможностью по меньшей мере частичного перекрытия потока дымовых газов через второй участок патрубка (1). Запорный элемент (5) представляет собой, например, поворотную заслонку или шибер. Нижняя крышка (6) теплообменника имеет форму усеченного конуса.
Теплообменник работает следующим образом.
Горячие газы, выходящие из источника горячих газов (на фиг. не показан), например, дымовые газы выходящие из печи, поступают на вход (11) дымовых газов во входной патрубок (7) дымохода. В зависимости от положения запорного элемента (5) происходит управление движением потока газов из входного патрубка (7) дымохода во внутрь выходного патрубка (1) дымохода или из входного патрубка (7) дымовые газы проходят между выходным патрубком (1) и средней трубой (3) для регулирования мощности нагрева воды при неизменной температуре и расходе дымовых газов.
Полностью закрытое положение запорного элемента (5) соответствует режиму максимальной тепловой мощности нагрева воды (фиг. 1).
В режиме максимальной тепловой мощности нагрева воды дымовые газы, проходя от входного патрубка (7) через нижнюю крышку (6), попадают в пространство между выходным патрубком (1) и средней трубой (3) в связи с тем, что прямой проход ограничивает запорный элемент (5), расположенный между участком с отверстиями для прохода дымовых газов и вторым участком без отверстий. Далее охлажденные дымовые газы попадают выходной патрубок (1) через отверстия и направляются на выход (10) дымовых газов из теплообменника в последующие элементы дымохода (не обозначены). Тепловая энергия дымовых газов передается на поверхность средней трубы (3). Пространство между средней трубой (3), корпусом (4), верхней и нижней крышками (2 и 6) образует полость (12) для воды теплообменника. Вода, находящаяся в полости (12), нагревается от стенки средней трубы (3), создавая условия для естественной циркуляции воды. Полость (12) для воды соединяется с внешним баком-накопителем (не обозначен) через по меньшей мере два штуцера циркуляции воды (8 и 9), что также обеспечивает повышение точности поддержания необходимого температурного режима для воды, за счет обеспечения необходимого направления движения циркуляции воды в полости (12) для воды, что также обеспечивается установкой дополнительно по меньшей мере одного внешнего циркуляционного насоса (не показан). Нижняя крышка (6) теплообменника может быть выполнена в виде усеченного конуса, что уменьшает скорость движения потока газов между средней трубой (3) и выходным патрубком (1) дымохода, что увеличивает передачу тепла от горячих газов воде в полости (12) и дополнительно повышает точность поддержания необходимого температурного режима для воды.
Полностью открытое положение запорного элемента (5) соответствует режиму минимальной тепловой мощности нагрева воды (фиг. 2) - пассивного нагрева. В режиме пассивного нагрева поток дымовых газов, проходя входной патрубок (7) дымохода, попадает непосредственно во вход выходного патрубка (1) за счет пути минимального гидравлического сопротивления выходного патрубка (1). Далее дымовые газы выходят из теплообменника и попадают в последующие присоединенные элементы дымохода.