ВОДОГРЕЙНЫЙ ЖАРОТРУБНЫЙ КОТЁЛ С ТУРБУЛИЗАТОРАМИ УЛИТОЧНОГО ТИПА
HOT-WATER HEAT-TUBE BOILER WITH SCROLL-TYPE TURBULATORS

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева теплоносителя в системах отопления и горячего водоснабжения для жилищно-коммунального хозяйства, бытовых и производственных нужд.
6
Известен бытовой водонагреватель (RU 2105249 С1, МПК  F24H 1/26, опубл. 20.02.1998), содержащий дымогарное устройство, размещенное в барабане с водяной рубашкой, и использующий преимущественно газообразное или жидкое топливо. Дымогарное устройство состоит из дымогарной трубы, интенсификатора теплообмена и шнекового удлинителя газового потока. Интенсификатор теплообмена расположен в зоне низкого теплообмена трубы, а шнековый удлинитель газового потока (выполнен в виде спиральной полосы и размещен на интенсификаторе теплообмена в зазоре между последним и дымогарной трубой). При этом барабан имеет входной патрубок для поступления воды в водяную рубашку, которая сообщена патрубком с интенсификатором теплообмена, и выходной патрубок для горячей воды. Нижняя часть водонагревателя снабжена топкой и горелкой, а верхняя - содержит вытяжную трубу.
Недостатками водонагревателя являются высокие капиталовложения, сложность ремонта и обслуживания, обусловленные использованием в дымогарном устройстве шнекового удлинителя газового потока.
7
Известен отопительный водогрейный котел (RU 13415 U1, МПК  F24H 1/12, опубл. 10.04.2000), содержащий корпус с патрубками подвода холодной и отвода горячей воды и отработанных газов, камеру сгорания, снабженную водяной рубашкой, с горелкой в нижней ее части, теплообменником и установленными в газоходах турбулизаторами в верхней ее части. Камера сгорания дополнительно снабжена рассекателем, выполненным на ее задней стенке напротив горелки и нестационарно установленной огнеупорной перегородкой, расположенной с зазором над рассекателем и формирующей верхнюю часть ее задней стенки. Теплообменник выполнен в виде соединенных между собой секций, расположенных с зазорами и формирующих газоходы. Турбулизаторы установлены по одному с каждой стороны каждого газохода. Они представляют собой плоские листы, снабженные выштамповками в виде множества отогнутых чешуек, расположенных в шахматном порядке, и при этом каждая из последующих чешуек отогнута по отношению к предыдущей на противоположную сторону листа.
Недостатками этого котла являются его повышенная металлоемкость и большие аэродинамические сопротивления конвективной части.
Известен водогрейный котел (RU 2509963 С2, МПК F24H 1/00 (2006.01), опубл. 20.03.2014), выбранный в качестве прототипа, содержащий корпус с днищем и крышкой, в центральной части которой выполнено отверстие для установки горелки. В корпусе размещены водяной объем, топочная камера, поворотная камера дымовых газов и дымогарные трубы, сообщенные входными участками с поворотной камерой дымовых газов, а выходными - с коллектором дымовых газов, связанным с дымовой трубой, водяной коллектор, нагревательные элементы в виде труб, каждая из которых помещена в дымогарную трубу с кольцевым зазором, и отводящий трубопровод. Впускные концы нагревательных элементов подключены к подводящему трубопроводу через водяной коллектор, выпускные концы - к водяному объему. Коллектор дымовых газов образован крышкой котла и обращенными к крышке поверхностями водяного объема. Поворотная камера дымовых газов снабжена боковой стенкой, установленной с зазором относительно стенки корпуса котла. Котел снабжен уплощенным стаканом, прикрепленным свободной кромкой боковой поверхности к дну поворотной камеры дымовых газов с образованием водяного коллектора и обращенным дном к днищу котла, а объем, заключенный между дном стакана и днищем котла, связан с отводящим трубопроводом. Турбулизаторы газового потока установлены в кольцевых зазорах между нагревательными элементами и дымогарными трубами.
Недостатками такого котла являются его повышенная металлоемкость и малый ресурс работоспособности турбулизаторов.
Задача изобретения - повышение ресурса работоспособности и снижение металлоемкости конвективных поверхностей нагрева.
Поставленная задача достигается тем, что водогрейный жаротрубный котел с турбулизаторами улиточного типа так же, как в прототипе, содержит корпус с крышкой, в центральной части которой выполнено отверстие для установки горелки, при этом в корпусе размещены водяной объем, топочная камера, турбулизаторы, дымогарные трубы, коллектор дымовых газов, отводящий и подводящий трубопроводы.
Согласно изобретению корпус расположен горизонтально, огражден с одной стороны крышкой из огнеупорного материала, с другой - задней стенкой коллектора дымовых газов, и покрыт теплоизоляцией. На внутренней поверхности крышки, вокруг отверстия для установки горелки, равномерно выполнены выемки, образующие каналы турбулизаторов улиточного типа. Внутри центральной части корпуса расположена топочная камера, вокруг которой размещены дымогарные трубы, соединенные одними концами с соответствующими им турбулизаторами, а другими - с отверстиями в передней стенке коллектора дымовых газов, который расположен в тыльной части корпуса своей плоскостью перпендикулярно дымогарным трубам. В верхней части корпуса выполнены отводящий и подводящий трубопроводы, связанные между собой водяным объемом, а также канал отвода отработанных газов, расположенный на выходе из коллектора дымовых газов.
Выполнение турбулизаторов улиточного типа в крышке предложенной конструкции жаротрубного котла позволило снизить металлоемкость конвективных поверхностей нагрева и повысить ресурс работоспособности оборудования по сравнению с прототипом, в котором металлические турбулизаторы, работающие в форсированном тепловом режиме, расположены в конвективной части, что значительно повышает металлоемкость котла при большом количестве дымогарных труб.
Изобретение поясняется следующими чертежами.
На фиг. 1 показан продольный разрез котла.
На фиг. 2 показан поперечный разрез котла (А-А), проходящий через крышку.
На фиг. 3 показан поперечный разрез котла (Б-Б), проходящий через корпус.
На фиг. 4 показано трехмерное изображение котла с частичным продольным разрезом корпуса.
Водогрейный жаротрубный котел с турбулизаторами улиточного типа содержит горизонтально расположенный корпус цилиндрической формы 1, огражденный с одной стороны крышкой 2 из огнеупорного материала, с другой - задней стенкой коллектора 3 дымовых газов и покрытый теплоизоляцией 4. В центральной части крышки 2 выполнено отверстие 5 под горелку, вокруг которого равномерно выполнены выемки, образующие каналы турбулизаторов 6 улиточного типа. Внутри центральной части корпуса расположена топочная камера 7, выполненная из трубы меньшего, по сравнению с корпусом 1, диаметра и заглушенная с противоположной расположению крышки 2 стороны. Вокруг топочной камеры 7 размещены дымогарные трубы 8, соединенные одними концами с соответствующими им турбулизаторами 6, а другими - с отверстиями в передней стенке коллектора 3 дымовых газов, который расположен в тыльной части корпуса 1 своей плоскостью перпендикулярно дымогарным трубам 8. В верхней части корпуса 1 выполнены отводящий 9 и подводящий 10 трубопроводы, связанные между собой водяным объемом 11, а также канал 12 отвода отработанных газов, расположенный на выходе из коллектора 3 дымовых газов.
Водяной объем 11 образован пространством внутри корпуса 1, не занятым топочной камерой 7, дымогарными трубами 8 и коллектором 3 дымовых газов.
Котел работает следующим образом.
В корпусе 1 через подводящий трубопровод 10 наполняют водяной объем 11. В отверстие 5 для установки горелки, выполненное в крышке 2, монтируют горелочное устройство (не показано), в которое подают воздушно-топливную смесь и производят розжиг. Сжигание воздушно-топливной смеси осуществляют в топочной камере 7. Образующиеся при сжигании дымовые газы из топочной камеры 7 через каналы турбулизаторов 6 улиточного типа поступают в дымогарные трубы 8, при этом за счет тангенциального подвода происходит закручивание газового потока
Далее дымовые газы направляются в коллектор 3 дымовых газов и покидают котел через канал 12 отвода отработанных газов и дымовую трубу (не показана).
Тепло, полученное при сжигании топлива в топочной камере 7 и в результате теплообмена в дымогарных трубах 8 и коллекторе дымовых газов 3, передается воде, находящейся внутри корпуса 1 - водяному объему 11. Далее нагретая вода через отводящий трубопровод 9 при помощи насоса поступает к потребителю.
5
Теплоизоляция 4 позволяет защитить обслуживающий персонал от возможных тепловых ожогов при касании корпуса 1 и снизить потери тепла от наружного охлаждения (q).
Заявляемое устройство может быть использовано объектами «малой» энергетики для теплоснабжения жилых и промышленных помещений, поселков городского типа и сельских поселений.