водогрейный котел

Формула изобретения

1. ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ, содержащий корпус с патрубками для подвода и отвода воды, обрамляющий топочную камеру с дверцей, и ряды дымогарных каналов с установленными в них продольными интенсификаторами теплообмена и турбулизаторами потока, отличающийся тем, что каналы обрамлены трубами, а интенсификаторы теплообмена выполнены в виде набора пластин, снабженных указанными турбулизаторами потока и установленных продольно в диаметрально расположенных на стенках труб направляющих, причем толщина пластин в каждом вышерасположенном ряду превышает толщину пластин в трубах нижерасположенного ряда.

2. Котел по п. 1, отличающийся тем, что пластины выполнены съемными.

3. Котел по п. 1, отличающийся тем, что турбулизаторы потока выполнены в виде отверстий в пластинах.

4. Котел по п. 1, отличающийся тем, что турбулизаторы потока выполнены в виде стержней.

5. Котел по п. 1, отличающийся тем, что турбулизаторы выполнены в виде V-образных выступов, направленных острием навстречу потоку дымовых газов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к котлам малой мощности, и может быть использовано для получения горячей воды, применяемой в системах отопления и горячего водоснабжения в небольших строениях, коттеджах, в индивидуальных жилых помещениях любого типа.

Известен водогрейный котел, содержащий камеру сгорания, вокруг которой расположены каналы для нагреваемой жидкости, и конвективную нагревательную секцию с расположенным в ней рядом труб для пропуска продуктов сгорания, в нем имеются перегородки, направляющие жидкость поперек труб, в жидкостных каналах установлены ребра.

Однако в этом котле трубы установлены вертикально и имеют небольшую длину, поэтому конвективная поверхность их недостаточно развита, в связи с чем температура отходящих газов на выходе из котла оказывается завышенной, а КПД в результате этого невысок.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является водогрейный котел, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода, обрамляющий топочную камеру с дверцей, и ряды дымогарных каналов с установленными в них продольными интенсификаторами теплообмена и турбулизаторами потока.

Недостатком известного технического решения является то, что недостаточно используется тепло потока дымовых газов. Так, в известном решении скорость потока незначительно увеличивается в конвективных поверхностях котла, поэтому эффективность теплообмена в верхних рядах дымогарных каналов не возрастает.

Целью изобретения является повышение КПД за счет наиболее полного использования тепла, выделяемого от продуктов сгорания в конвективной части котла при обеспечении удобства в обслуживании и надежности в работе.

Поставленная цель достигается тем, что водогрейный котел содержит корпус с патрубками подвода и отвода воды, обрамляющий топочную камеру с дверцей, и ряды дымогарных каналов с установленными в них интенсификаторами теплообмена и турбулизаторами потока, каналы обрамлены трубами, а интенсификаторы теплообмена выполнены в виде набора пластин, снабженных указанными турбулизаторами потока, установленных продольно в диаметрально расположенных на стенках труб направляющих, причем толщина пластин в каждом вышерасположенном ряду превышает толщину пластин в трубах нижерасположенного ряда.

Пластины выполнены съемными. Турбулизаторы потока выполнены в виде отверстий в пластинах.

Турбулизаторы потока выполнены в виде стержней.

Турбулизаторы потока выполнены в виде V-образных выступов, направленных острием навстречу потоку дымовых газов.

На фиг. 1 изображен водогрейный котел, продольный разрез; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - 5 - пластины с турбулизаторами газового потока; на фиг. 6-8 - разрезы Б-Б, В-В, Г-Г соответственно на фиг. 3-5.

Водогрейный котел содержит теплоизолированный корпус 1, в нижней части которого расположена топочная камера 2 для твердого топлива, например угля, дров, торфа, загружаемого через дверцу 3 на колосниковую решетку 4.

В корпусе 1 выполнены патрубок 5 для ввода холодной воды и патрубок 6 для вывода горячей воды в расширительный сосуд системы местного водяного отопления.

Над топочной камерой 2 размещены ряды дымогарных труб 7, соединенных с одной стороны с камерой 2 в ее верхней части, а с другой с дымоходом 8. Трубы 7 подобраны, исходя из гидравлического сопротивления проходящих по ним газов, и установлены с небольшим подъемом в 7-8^о по ходу их движения для уменьшения гидравлического сопротивления тракта.

Трубы 7 могут быть сгруппированы в один или несколько рядов. В последнем случае дымогарные трубы 7 соединены распределительными коллекторами 9 для изменения направления потока. Полость 10 корпуса 1 вокруг камеры 2 предназначена для нагреваемой воды.

В верхней части здания, например на чердаке, устанавливается расширительный бак, связанный трубопроводом с полостью 10. В стенке корпуса 1 выполнен люк 11 для чистки дымогарных труб 7. В верхней зоне полости 10 над трубами 7 установлен теплообменник 12, предназначенный для выработки горячей воды, идущей в ванну или душ.

Котел снабжен средством для интенсификации теплообмена между горячими газами и водой, включающим набор пластин 13 из огнеупорного материала, установленных продольно в диаметрально расположенных на стенках труб направляющих 14. Пластины 13 могут быть выполнены съемными. Направляющие 14 в этом случае служат рельсами при их перемещении, например, для извлечения и очистки или замены какой-либо из пластин при ее поломке.

Пластины 13 предпочтительно выполнять из чугуна. Этот материал не подвергается коррозии от дымовых газов, не претерпевает изменений в процессе чистки и не испытывает деформаций. Пластины 13 могут быть также выполнены из керамики, из шамота классов А, Б. Толщина a пластин 13 в каждом вышерасположенном ряду превышает толщину пластин 13 в трубах 7 предыдущих рядов.

Каждая пластина 13 имеет турбулизаторы потока, выполненные, например, в виде отверстий 15 в пластине или в виде стержней 16, или в виде V-образных выступов 17, направленных острием навстречу потоку газа.

Котел работает следующим образом. Создают циркуляцию воды через котел, подводя и отводя ее через патрубки 5, 6. В камеру 2 через дверцу 3 загружают твердое топливо и обеспечивают его сгорание. Выделяющиеся при этом газы отводятся за счет естественной тяги в дымогарные трубы 7.

Охлажденная вода из системы отопления с температурой 38-70^оС, проходя через полость 10 между корпусом 1 и камерой 2, нагревается. При этом до 55% всей теплопроизводительности котла обеспечивается камерой 2, а 45% приходится на поверхность дымогарных труб 7.

Температура газов, выходящих из камеры 2, составляет порядка 700-800^оС.

От горячих газов к охлаждаемым стенкам труб 7 и к пластинам 13 посредством конвекции передается тепло. В свою очередь, от нагретых пластин 13 к стенкам труб 7 передается тепло излучением. Таким образом, использование двух составляющих теплообмена (конвекции и излучения) способствует интенсификации теплоотдачи от газов и пластин к стенкам труб и от них к воде. Последняя нагревается до 95^оС.

Наличие в трубах 7 пластин 13 из огнеупорного материала обеспечивает интенсификацию теплообмена между газовым потоком и охлаждаемыми стенками труб.

Увеличение толщины пластин по ходу движения газов способствует увеличению скорости газового потока и, как следствие, увеличению теплопередачи от газов к стенкам труб, охлаждаемым водой.

Наличие турбулизаторов на пластинах 13 вызывает локальную турбулизацию потока, которая увеличивает нагрев излучающих пластин.

Нагретая до 95^оС вода в полости 10 обеспечивает нагрев примерно до 50-60^оС воды в теплообменнике 12, которая затем может быть использована, например, в душе или ванной. В процессе работы котла на внутренней поверхности дымогарных труб 7 и на установленных в них пластинах 13 выпадает сажа, которую необходимо удалять. Для этого пластины 13 перемещают по направляющим 14, зацепляя их, например, специальным прутом, и извлекают через люк 11, обеспечивая доступ для очистных приспособлений к внутренней поверхности труб. После очистки пластины 13 устанавливают в трубы 7.

Таким образом, в предлагаемом котле обеспечивается простота обслуживания и возможность поддерживать теплопередающую поверхность в рабочем состоянии. Это способствует нагреву воды с максимальной теплопередачей от дымовых газов. Кроме того, средство для интенсификации теплообмена в виде пластины отличается простотой и надежностью в работе.