Опалювальний пристрій

УКРАЇНА (19) UA (П) 7023 (ІЗ) А о 00 17023 Известен ряд сходных конструкций отопительных приборов [1-8], представляющих собой вертикальную панель с верхним и нижним горизонтальными коллекторами, соединенными между собой теплообменными элементами в виде оребренных каналов для прохода теплоносителя. Наиболее существенными общими недостатками известных конструкций являются недостаточная энергетическая эффективность и чрезмерная металлоемкость, обусловленные как принятыми вариантами размещения каналов в панели, так и характеристиками их оребрения. Наиболее близким к заявляемому устройству техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является отопительный прибор [9], имеющий форму прямоугольной панели и содержащий верхний и нижний горизонтальные коллекторы, помещенные в перфорированные кожухи и соединенные между собой рядом вертикальных труб с продольным оребрением в виде пластин Т-образного поперечного сечения, присоединенных к трубам основанием и образующих между соседними трубами каналы для циркуляции нагреваемого воздуха. Несмотря на относительную прогрессивность и технологичность конструкции, прототипу также свойственна недостаточная энергетическая эффективность и, соответственно, завышенная металлоемкость. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования отопительного прибора, в котором благодаря изменению взаимного расположения труб и элементов оребрения, а также конфигурации последних, и обеспечению между ними и трубами надежного теплового контакта происходит рациональное развитие поверхности теплообмена и улучшаются условия циркуляции нагреваемого воздуха, благодаря чему возрастает удельная теплоотдача, кроме того, уменьшается габаритная ширина панели и за счет этих изменений достигается повышение энергетической эффективности устройства при одновременном упрощении и повышении технологичности конструкции. Поставленная задача решается тем, что в отопительном приборе, имеющем вид прямоугольной вертикальной панели и содержащем заключенные в перфорированные кожухи верхний и нижний горизонтальные коллекторы, соединенные между собой рядом труб с продольным оребрением, образующим циркуляционные каналы для нагреваемого воздуха, согласно изобретению, оребрение ориентировано по оси коллекторов и выполнено в виде помещенных друг в друга наружных и внутренних жело 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 бов, симметрично приваренных днищами к трубам по всей длине диаметрально противоположных образующих, при этом ширина наружных желобов равна ширине кожухов коллекторов и утроенной ширине внутренних желобов, а шаг S труб и высота ребер наружных Н и внутренних h желобов связаны с длиной L труб и ме;кду собой следующими соотношениями Н = (0,036-0,043)/VL, S - (2,33-2,4)х x H . h = (0,65-0,8) Н. Технический результат, а именно оптимальное развитие поверхности теплообмена, при котором достигается максимальная удельная теплоотдача с единицы площади поверхности отопительного прибора и, соответственно, минимальная материалоемкость, обеспечивается заявленными ограничениями соотношений размеров и взаимным расположением элементов оребрения и труб При этом заявленная взаимосвязь высоты ребер наружных желобов Н с длиной труб L, определяющая размеры прочих элементов и отопительного прибора в целом, ограничивает рациональное развитие площади поверхности оребрения, заявленное соотношение размеров наружных и внутренних желобов между собой способствует равномерности обтекания всех элементов оребрения нагреваемым воздухом, а заявленное соотношение высоты ребер наружных желобов с шагом труб обеспечивает достаточную возможность вовлечения воздуха отапливаемого помещения во внутренние циркуляционные каналы прибора. Кроме того, соответствие заявляемых соотношений геометрических размеров элементов отопительного прибора максимальной удельной теплоотдаче достигается только в сочетании с заявленным симметричным привариванием желобов днищами к трубам по всей длине L, диаметрально противоположных образующих, благодаря чему между трубами и оребрением обеспечивается надежный тепловой контакт а заявляемые ориентация оребрения и равенство ширины наружных желобов ширине кожухов коллекторов способствуют уменьшению габаритных размеров отопительного прибора в плане, упрощению его конструкции и повышению технологичности изготовления. На фиг. 1 изображен отопительный прибор, вертикальный разрез по оси коллекторов; на фиг 2 - то же, горизонтальный разрез между коллекторами. Отопительный прибор включает верхний 1 и нижний 2 коллекторы, заключенные в П-образные кожухи 3, в верхней и нижней плоскостях которых выполнены перфорационные отверстия 4 и 5, служащие для входа 17023 и выхода нагреваемого воздуха, Коллекторы развивается устойчивое восходящее движе1 и 2 соединены между собой рядом с шагом ние нагреваемого воздуха, вовлекающее в S труб 6 для прохода охлаждающегося тепциркуляцию весь воздух отапливаемого полоносителя. По всей длине L труб б к их мещения, что способствуетувеличению скодиаметрально противоположным образую- 5 рости обтекания всей поверхности нагрева щим симметрично приварено оребрение, воздухом. Эта величина определяет значеориентированное по оси коллекторов и выние коэффициента теплоотдачи при конвекполненное в виде помещенных друг в друга тивном теплообмене, который таким наружных 7 и внутренних 8 желобов. Между образом интенсифицируется. трубами б и ребрами желобов 7 и 8 образу- 10 Известные расчетные способы рациоются каналы 9 для циркуляции нагреваемонального ограничения развития поверхного воздуха, а между ребрами желобов сти оребрения [10-12 и др.] не позволяют соседних труб образуются зазоры 10. Шириполучить заявляемые соотношения размена наружных желобов равна ширине кожуров элементов оребрения и прибора в цехов и втрое превышает ширину внутренних 15 лом, определенные автором эксперименжелобов, а шаг S труб и высота ребер наружтально. ного Н и внутреннего h желобов связаны с Многочисленные экспериментальные длиной L труб и между собой следующими исследования конвективного теплообмена соотношениями между различными вариантами конструкН - (0,036-0,043)/ VL, S = (2,33-2,4}х 20 ции заявляемого отопительного прибора и х Н, h = (0,65-0,8)H. воздухом отапливаемых помещений, выУстройство работает следующим обраполненные автором в составе комиссий зом. НИИ санитарной техники и Института технической теплофизики НАН Украины, и приПод напором элеваторного узла теплосети, насоса системы отопления или естест- 25 лагаемое сопоставление их результатов с венной конвекции теплоноситель поступает технико-экономическими показателями в верхний коллектор 1 и затем в трубы 6, прототипа и других аналогичных конструкпроходя по которым он интенсивно охлажций свидетельствуют, что именно при заявдается благодаря развитой поверхности ляемых исполнении, ориентации и теплообмена. Удаляется теплоноситель из 30 креплении оребрения, а также только при прибора через нижний коллектор 2. Нагрезаявляемых ограничениях соотношений тый у поверхности теплообмена воздух под размеров элементов оребрения и отопидействием естественной конвекции вытестельного прибора Р целом достигается макняется вверх более холодным воздухом симальная удельная теплоотдача с единицы отапливаемого помещения, который посту- 35 площади поверхности теплообмена и, соотпает не только к фронтальным поверхноветственно, минимальная материалоемстям панели отопительного прибора, но и в кость. 8 вариантах исполнения отопициркуляционные каналы 9 через перфорательного прибора, при которых соотношеционные отверстия 5 в нижней плоскости ния размеров выходили за пределы любого кожуха 3 нижнего коллектора 2, а также че- 40 из заявляемых диапазонов, технико-эконорез зазоры 10. Покидает нагретый воздух мические показатели отопительного прибоциркуляционные каналы 9 через перфорара ухудшались. ционные отверстия 4 в верхней плоскости Кроме того, заявляемый отопительный кожуха 3 верхнего коллектора 1. Благодаря прибор благодаря равенству ширины назаявленным ограничениям соотношений 45 ружных желобов оребрения ширине кожуразмеров элементов оребрения и отопихов коллекторов технологичен в изготельного прибора в целом у наружных потовлении, эстетичен, гигиеничен и миниверхностей панели отопительного прибора мально загромождает отапливаемое помеи особенно в циркуляционных каналах 9 щение, 50 17023 Таблица 1 Удельная материалоемкость различных отопительных приборов мощностью 1,8 кВт Тип и модель прибора хт/кВг Чугунные радиаторы МС-140 43,1 43,3 Стальные радиаторы МС-90 РСГ-2 РСВ-1 19,4 РСБ-2 17,1 18,6 Предлагаемый отопительный прибор 14,9 Таблица 2 Удельная материалоемкость предлагаемого отопительного прибора при различных соотношениях размеров элементов Соотношения размеров кг/кВт H = 0.05L, S = 3 H, h = H 18,3 H = 0,03L,S = 3 H,h = H 18,1 Н = 0,05 L,S = 2,1 Н, h = H 16,9 H=O,03L,S = 2,1 H,h = H 16.8 H = 0,05 L, S = 2,5 H, h = H 15,6 H - 0,03 L, S - 2,5 H, h = H 15,4 H = 0.O5L, S = 2,35H, h - H 15,2 H - 0,03 L, S = 2.35 H, h = H 15,1 H-0.05L. S = 2,35 H, h» 0,7 H 15,1 H = 0,03 L, S-2,35 H,h = 0,7H 15,0 H = 0,04L, S = 2,35 Н, h = 0,7 H 14,9 17023 6 \ \ / • '/ти • -вдввриг таваим?:-:; да. S 2 З Фиг. ? 8 Фиг. 2 Упорядник Замовлення 4213 Техред М Моргентал Коректор М Самборська Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП КиТв-53, Львівська пл , 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагзріна, 101