Газовий нагрівач повітря

Корисна модель відноситься до газових нагрівачів повітря конденсаційного типу з примусовим рухом повітря та димових газів з теплопередачею через розділювальну стінку. Корисна модель може використовуватись в нафтовій, хімічній, харчовій промисловостях, сільському господарстві, торгівлі та інших галузях промисловості, переважно в установках для нагрівання повітря та газів. Найдоцільніше використовувати винахід для опалення промислових, побутових, громадських та житлових об'єктів в безпосередніх та канальних системах, а також для повітряної сушки різних речовин, з розміщенням повітрьонагрівача в різних просторових положеннях, з внутрішнім та зовнішнім монтажем. Найбільш близьким аналогом за сукупністю ознак і технічних результатах до корисної моделі, що заявляється, є газовий нагрівач повітря фірми RHEEM (USA) під оригінальною назвою "The CLASSIC 90 PLUS HIGH EFFICIENCY UPFLOW GAS FURNACE" (копія додається). Це є газовий нагрівач повітря, який містить корпус, в якому розміщені кілька, переважно п’ять, досить густих паралельних рядів суцільних круглих труб, зігнутих під кутом 180° у вертикальній площині в три ряди паралельних труб так, що кожен наступний ряд розміщений під верхнім у шахматному порядку. Перші прямі труби служать трубчатими камерами спалювання газу, вхідні горловини, яких служать для підключення пальників, наступні два ряди являються жаровими трубами першої та другої ступеней теплообміну, далі нижні кінці цих труб жарових ввальцовані в поворотній короб кінцевої, третьої секції теплообмінника, який виконаний з паралельних труб з щільно запресованими на них тепловідвідними пластинами оребрення, які обдуваються противоточно відцентровим вентилятором. Дана конструкція має наступні недоліки: Досить низька потужність нагрівача, досягнута на одну трубчату камеру спалювання, великий аеродинамічний опір рухові повітря і вимагає встановлення напірних, габаритних, енергоємких і відповідно дорогих відцентрових вентиляторів, що тягне за собою збільшення габаритів та ваги всього нагрівача. Пластинчата конструкція кінцевого трубно-пластинчатого теплообмінника не дає можливості очищення теплообмінних поверхонь від забруднень. В основу корисної моделі поставлена задача розробити газовий нагрівач повітря, який би досягав більшої потужності на одиницю ваги та об’єму, використовував при цьому дешевші, менш енергоємкі, менш габаритні нагнітачі повітря та був вигідним в експлуатації. Для вирішення поставленої задачі в газовім нагрівачі повітря, що містить корпус, в якому розміщені паралельно одна або більше трубчатих камер спалювання, входи яких приєднуються до пальників, а виходи приєднуються до жарових труб, які мають не менше ніж дві ступені теплобміну, нагнітач повітря, який першочергово обдуває останню ступінь теплообмінника, вхідний фільтр повітря, який встановлено на всмоктуючій стороні нагнітача повітря, відповідно до корисної моделі в перша ступінь теплообміну виконана у вигляді круглої жарової труби, в якій діаметрально розміщена струменеобертаюча гвинтоподібна стрічка. Послідовно з’єднані друга та третя ступені теплообміну мають вигляд плоских гофрованих жарових труб, обтічної форми, встановлених рівномірно та паралельно до потоку повітря на всій площі поперечного перерізу нагрівача із зазором одна щодо одної, з'єднаних між собою паралельно вхідним та вихідним колекторами, а сумарний поперечний переріз труб кожної ступені теплообміну є співмірним з поперечним перерізом трубчатої камери спалювання. Використання в якості другої та третьої ступеней теплобміну плоских гофрованих жарових труб змінного поперечного перерізу та кількості в кожній ступені теплообміну дає ефект поступового розщеплення об’ємного потоку тепла димових газів на плоскі та довгі потоки, площа бокової поверхні яких є обернено пропорційна їх температурі, а наявність косо-направлених гофрів на боковій поверхні плоских жарових труб збільшує геометричну площу теплообміну та посилює процес теплообміну за рахунок турболізації руху димових газів всередині та руху повітря ззовні цих труб. Наявність обтічної форми плоских гофрованих жарових труб, їх паралельна орієнтація відносно потоку повітря із значними зазорами між собою дає ефект мінімального аеродинамічного опору, що сприяє використанню малонапірних, малогабаритних та малоенергоємких нагнітачів повітря, а відсутність звужених лабіринтів теплообмінних пластин дає можливість самоочищення теплообмінних поверхонь та відпадає негативне явище збільшення аеродинамічного опору останніх пластинчатих секцій теплообміну від забруднень. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 наведено схематичне зображення поздовжнього вигляду газового нагрівача повітря, а на Фіг.2 показано поперечний розріз А-А газового нагрівача повітря, далі в описі - нагрівач. Нагрівач по виходу нагрітого повітря складається з корпусу 1, який одночасно є направляючим та термоізолюючим каналом руху повітря поперек трубчатої камери спалювання 2, першого ступеня теплообміну круглої жарової труби 3, внутрішньої струменеобертаючої стрічки 4, розподільчого вхідного колектора другого ступеня теплообміну 5, плоских косо-гофрованих жарових труб великого поперечного перерізу другого ступеня теплообміну 6, збірного перехідного колектора між другим та третім ступенями теплообміну 7, плоских косогофрованих жарових труб малого поперечного перерізу третього ступеня теплообміну 8, збірного вихідного колектора третього ступеня теплообміну 9, димососа 10, осьового дуттєвого вентилятора 11, вхідного фільтра повітря 12, а до входу трубчатої камери спалювання підключено пальник 13. Нагрівач по ходу димових газів працює наступним способом: полум’я від пальника 13 втягується, за рахунок тяги димососа 10, в трубчату камеру спалювання 2, звідси через 180° коліно вже димові гази потрапляють в круглу жарову трубу першого ступеню теплообміну 3, повертаються в ній по осі на 180°, завдяки гвинтоподібній діаметральній стрічці, при цьому охолоджуються додатково, завдяки обертанню, поперечним потоком нагріваємого повітря і потрапляють в розподільчий вхідний колектор чотирьох плоских косо-гофрованих жарових труб великого поперечного перерізу другого ступеня теплообміну, тобто об’ємний потік гарячих димових газів з однієї круглої жарової труби розділяється на чотири плоскі та довгі потоки, які турболентно проходять через кожну косо-гофровану плоску жарову трубу та інтенсивно омиваються турболентним поперечним потоком нагріваємого повітря, після проходження другого ступеня теплообміну частково-охолоджені димові гази потрапляють через збірний перехідний колектор 7 в плоскі гофровані жарові труби малого поперечного третього ступеня теплообміну 8, де розділяються на вісім плоских, турболентних і довгих потоків, які інтенсивно охолоджуються ще холоднішим турболентним потоком нагріваємого повітря, максимально-охолоджені димові гази збираються вихідним колектором 9 третього ступеня теплообміну і потрапляють до димососа 10, від якого скидаються в димовий канал з дренажем конденсату. Примусовий рух повітря через нагрівач створює один або кілька осьових вентиляторів 11, всмоктуючи повітря через фільтр 12.