Повітронагрівач

Винахід відноситься до промислової теплотехніки і може бути використаний для підігрівання повітря, що використовують в технологічних сушильних процесах та установках для сушіння молока, казеїну, сільськогосподарських продуктів, в системах повітряного опалення тощо. Відомий повітронагрівач, який містить корпус, топку у вигляді жарової труби, конвективний пакет у ви гляді плоских панелей, в яких виштамповані окремі каналі для проходження газів і повітря. Топка розташована над конвективним пакетом, повітря на нагрівання подають вентилятором з паралельним пароходженням через повітряний тракт жарової труби та конвективного пакету ["Обігрівачі THERMOBILE", Каталог з інформацією про вироби сезону 2000-2001 р., м. Бреда, Голландія, 2001 р.]. Недоліками цього аналогу є підвищена нерівномірність нагріву повітря, низькі швидкості його руху та мала придатність для нагріву повітря до необхідних в технологічних процесах високих температур. В якості прототипу обраний повітронагрівач, який містить пальник та розміщений в декоративному кожусі повітряний корпус, що включає вхідну та ви хідну повітряні камери, в якому розміщені газоходи, в які включені жарова труба, поворотний газохід, конвективний пакет у вигляді пучка димогарних труб [Повітронагрівач PGA, проспект фірми "Термоефект", Польша, 2003 p.]. Такий повітронагрівач дозволяє ефективно здійснювати нагрівання повітря по супутній схемі руху повітря і продуктів згоряння до температури повітря не вище 100°С. Недоліками прототипу є: - зниження ККД повітронагрівача та підвищення температурb відхідних газів в разі збільшення температури нагріву ви ще 100°С, - при підігріві до підвищеної вище 100°С температури не забезпечується глибоке охолодження димових газів, - недостатня економічність, - недостатня ефективність охолодження високо напружених поверхонь нагріву до допустимого рівня температур для матеріалу вузлів повітронагрівача, що знижує надійність повітронагрівача. В основу винаходу поставлена задача створення повітронагрівача з високою температурою нагріву повітря, в якому можливо суттєво підвищити ККД повітронагрівача та знизити температуру ви хідних газів в разі збільшення температури нагріву ви ще 100°С, підвищити його економічність та надійність роботи. Поставлена задача вирішується тим, що в відомому повітронагрівачі, який містить пальник та розміщений в декоративному кожусі повітряний корпус, що включає вхідн у та вихідн у повітряні камери, в якому розміщені газоходи, в які включені жарова труба, поворотний газохід, конвективний пакет у вигляді пучка димогарних труб, додатково встановлені нові вузли: повітряні канали з проміжними теплопоглинаючими екранами, які оточують жарову тр убу та перший поворотний газохід, при цьому канали виконані з можливістю руху повітря зі швидкістю, необхідною для ефективного охолодження, а в повітряному корпусі додатково розташована поворотна повітряна камера для послідовного проходження повітря через поворотний газохід, димогарний пучок та навколо жарової труби, крім того вхід конвективного пакету включає відокремлений пучок з коротких димогарних труб та окремий канал для подання повітря до цього пучка, також до конвективного пакету додатково включені щонайменше другий пучок димогарних труб та другий поворотний газохід. Повітронагрівач, що заявляється, при підігріві повітря до підвищеної вище 100°С температури забезпечує глибоке охолодження димових газів, ефективне охолодження високо напружених поверхонь нагріву вузлів повітронагрівача до допустимого рівня температур для матеріалу, з якого виготовлені вузли та запобігає конденсації водяної пари в продуктах згоряння. На фігурі зображений повітронагрівач у поздовжньому перерізі. Повітронагрівач містить пальник 1, змонтований на фронтовій стінці повітропідігрівача, декоративний кожух 2 з теплоізоляцією та розміщений в декоративному кожусі 2 повітряний корпус 3, що включає вхідн у 4, поворотну 5 та ви хідну 6 повітряні камери, в якому розміщені газоходи 7, в які включені жарова труба 8, перший поворотний газохід 9, другий поворотний газохід 10, конвективний пакет 11 у вигляді пучка димогарних тр уб. Жарова тр уба 8 та перший поворотний газохід 9 оточені повітряними каналами 12 з проміжними теплопоглинаючими екранами 13. Вхід конвективного пакету 11 включає відокремлений пучок з коротких димогарних труб 14 та окремий канал 15 для подачі повітря в повітряний канал 16 цього відокремленого пучка. Конвективний пакет 11 також містить другий пучок димогарних труб 17. У верхній частині повітронагрівача встановлений вибуховий клапан 18. На задній стінці повітронагрівача встановлений вентилятор для подачі повітря на нагрівання (на фігурі не показано). Повітронагрівач працює наступним чином. Вмикають вентилятор, що подає повітря на нагрівання. Вмикають пальник 1. Продукти згоряння, утворені в процесі спалювання природного газу чи рідкого палива в жаровій трубі 8 проходять в перший поворотний газохід 9, далі в труби відокремленого пучка 14 та труби конвективного пакету 11, в другий поворотний газохід 10 між газоходами, в труби др угого конвективного пакету 16 і потім виводять через димову трубу (на фігурі не показана). Повітряний тракт повітронагрівача включає основний та байпасний повітряні потоки. Основний потік повітря через вхідну повітряну камеру 4, проходить в повітряні канали 12 з поглинаючими екранами 13 першого поворотного газоходу 9, далі проходить поворотну повітряну камеру 5 та по черзі між трубами другого 16 і першого пучка димогарних тр уб конвективного пакету 11, ви ходить в повітряні канали 12 з проміжними теплопоглинаючими екранами 13 жарової труби 8 і в вихідн у повітряну камеру 6. Байпасний потік, відокремлюючись від основного в нижній поворотній повітряній камері 5, проходить в окремий канал 15 для подання повітря в повітряний канал 16 відокремленого пучка з коротких димогарних тр уб 14, омиває відокремлений пучок 14 і об'єднується на виході перед жаровою трубою 8 з основним потоком повітря. Винахід забезпечує підвищення економічності роботи повітронагрівача, що заявляється, за рахунок досягнення глибокого охолодження димових газів повітрям з невисокою температурою та завдяки організації нагрівання повітря по зустрічній схемі руху повітря і газів, які подають відповідно вентилятором та пальником, з виходом нагрітого повітря до високої температури над жаровою трубою. Надійність конструкції забезпечується за рахунок зниження температури металу стінок поверхонь нагрівання жарової труби та поворотної камери, виготовлених з жаростійких сталей, нижче допустимої температури для довготривалої експлуатації цих сталей. Це досягається завдяки тому, що названі поверхні нагрівання оточені каналами з високою швидкістю руху повітря, причому в каналах установлені проміжні теплопоглинаючі екрани. В таких каналах, які складаються з внутрішніх поверхонь (радіаційні поверхні) і огороджуючих зовнішніх поверхонь, при температурі радіаційної поверхні вище 500°С значна кількість тепла передається випромінюванням на огороджуючі поверхні. Ці поверхні нагріваються до температур більш високих, ніж температура повітря і передають тепло повітрю. Наявність в каналі проміжного теплопоглинаючого екрану, який омивається повітрям з двох сторін і має понижену температур у, сприяє зниженню температури радіаційних поверхонь. Надійність конструкції підвищується також завдяки запобіганню конденсації водяної пари в продуктах згоряння за рахунок подачі в зону низьких температур димових газів повітря, підігрітого в каналах поворотної камери до температури близької до 60°С. Надійність конструкції забезпечується також за рахунок створення відокремленого трубного пучка на вході високотемпературних газів в димогарні труби. Подача повітря з великою витратою знижує загальний рівень температур повітря в пучку, а висока швидкість повітря забезпечує інтенсивне охолодження цієї найбільш теплонапруженої поверхні нагрівання. Ефективність заявленого повітронагрівача підтверджена результатами випробувань експериментальних зразків потужністю 0,95 МВт і 1,9 МВт відповідно та температурою нагрітого повітря до 200°С в порівнянні з відомим повітронагрівачем PGA, фірми "Термоефект", Польша, потужність якого до 2,088 МВт та температура нагрітого повітря до 100°С. Для заявленого повітронагрівача при температурі нагрітого повітря 200°С температура відхідних газів складає 160°С, коефіцієнт корисної дії - більше 91%, температура металу стінок жарової труби і поворотної камери не перевищує 600°С, що нижче допустимої 800°С для сталі 12Х18Н10Т. В той же час для відомого повітронагрівача PGA таких показників неможливо досягти, оскільки такий повітронагрівач можливо використовувати при температурі нагрітого повітря до 100°С. У цьому повітронагрівачі при температурі повітря 100°С температура відхідних газів становить 200°С, а при підвищенні температури нагрітого повітря до 200°С температура відхідних газів збільшиться до 300°С з відповідним зниженням ККД до 8285%. Повітронагрівач готовий до промислового впровадження на машинобудівних заводах України.