Коробчастий опалювальний радіатор

Корисна модель відноситься до теплотехнічної галузі промисловості і може бути використана в системах опалення приміщень індивідуальних будинків, житлових чи промислових будівель або будь-яких споруд з будьяким рідинним чи газоподібним теплоносієм. Існує бага то конструкцій радіаторів. Найбільш близьким до корисної моделі, яка заявляється, є коробчастий опалювальний радіатор, описаний в п. РФ №2093759, МПК F24D3/12, 1997р. Відомий коробчастий опалювальний радіатор містить замкнений коробчастий корпус з зовнішньою теплообмінною поверхнею і додатковими теплообмінними поверхнями. Зовнішня теплообмінна поверхня утворена тильною, спрямованою до стінки приміщення, лицьовою, спрямованою всередину приміщення, верхньою, нижньою та бічними пластинами. Додаткові теплообмінні поверхні утворені наскрізними трубчастими елементами, установленими в порожнині корпуса між тильною і лицьовою пластинами. В зазначених пластинах виконані протилежні наскрізні отвори, які за розмірами і формою збігаються з відповідними кінцями трубчастих елементів. В верхній частині корпуса встановлений вхідний патрубок, в нижній частині корпуса встановлений вихідний патрубок. Кінці трубчастих елементів з'єднані з поверхнями отворів герметично, утворюючи таким чином наскрізні канали в корпусі радіатора, які поєднують повітряний простір навколо тильної сторони радіатора з повітряним простором навколо лицьової поверхні, і є додатковими теплообмінними поверхнями. За рахунок цього нагріте повітря від поверхні тильної пластини радіатора через наскрізні отвори трубчастих елементів має потрапляти до лицьової поверхні і далі всередину приміщення. Але, як правило, радіатори в приміщенні встановлюють біля зовнішніх стін для утворення теплової завіси від холодної стіни. Через це тильна сторона радіатора охолоджується швидше, ніж лицьова. Повітря від теплих поверхонь трубчастих елементів та поверхні лицьової пластини радіатора прагне потрапити через отвори до тильної сторони радіатора. Тому ефективність такого радіатора невелика. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити коробчастий опалювальний радіатор, в якому завдяки вертикальному розташуванню трубчасти х каналів досягається створення умов для збільшення конвективного обміну повітряних шарів навколо і всередині трубчасти х каналів радіатора, збільшуючи таким чином ефективність радіатора. Поставлена задача вирішена так. Коробчастий опалювальний радіатор містить замкнений коробчастий корпус з зовнішніми і додатковими теплообмінними поверхнями. Зовнішні теплообмінні поверхні складаються з тильної, спрямованої до стіни приміщення, лицьової, спрямованої всередину приміщення, верхньої, нижньої та бічних пластин. Додаткові теплообмінні поверхні утворені наскрізними трубчастими елементами, розташованими в порожнині корпуса між двома протилежними пластинами. Установлені вони у відповідних місцях, де в зазначених протилежних пластинах виконані наскрізні отвори, відповідні профілю трубчасти х елементів. З поверхнями отворів герметично з'єднані відповідні кінці трубчастих елементів. Радіатор має вхідний патрубок, розташований в верхній частині корпуса, і вихідний патрубок, розташований в нижній частині корпуса. Відповідно до корисної моделі, зазначені отвори виконані в верхній і нижній пластинах, а тр убчасті елементи при цьому мають вертикальне спрямування. Теплоносій, рухаючись в радіаторі від вхідного патрубка до вихідного, нагріває не тільки зовнішні поверхні, а й трубчасті елементи, розташовані на шляху його протікання. При цьому температура верхньої частини радіатора вища за температуру нижньої частини радіатора. Крім того, повітря під радіатором більш холодне, ніж над ним. Під дією термосифонної тяги, яка виникає в порожнинах тр убчасти х елементів від різниці температур вер хньої і нижньої частин радіатора, тепле повітря піднімається догори і виходить через отвори в верхній пластині. Його замінює холодне повітря з-під низу радіатора, яке в свою чергу нагрівається і знову піднімається догори під дією термосифонної тяги. Таким чином утворюється додаткова поверхня обігріву, форма і розташування якої створюють умови для конвективного обміну повітряних мас і таким чином здійснюється додаткове нагрівання повітря в приміщенні. Переважним є виконання коробчастого опалювального радіатора, в якому, згідно з корисною моделлю, площа поперечного перерізу кожного трубчастого елемента однакова по довжині або рівномірно збільшується від низу радіатора до його верху, трубчастий елемент, при цьому, має форму будь-якої опуклої фігури, наприклад, кола, овалу або багатокутника, а кожний наскрізний протилежний отвір у верхній чи нижній пластинах, з поверхнею якого з'єднаний кінець трубчастого елемента, збігається з останнім за формою і розмірами. Для збільшення поверхні тепловідводу та покращення умов пересування теплого повітря всередині трубчасто го елемента, на його поверхні, що контактує з повітрям, розташовані по спіралі напрямні елементи. Зазначені напрямні елементи можуть бути виконані з спіральне навитого дроту, що закріплений на зазначеній поверхні, або у вигляді канавок, виконаних по спіралі у поверхні трубчасти х елементів. Повітря, яке піднімається по трубчастому елементу під дією термосифонної тяги, рухається із завихренням. Тепліші молекули повітря рухаються ближче до центру тр убчастого елемента, холодніші - р ухаються в ви хорі по периферії трубчастого елемента і нагріваються, тручись об його поверхні. Коробчастий опалювальний радіатор, переважно, містить теплозахисний екран, встановлений на тильній пластині радіатора. Теплозахисний екран може бути виконаний з теплоізоляційного матеріалу або з листового металу, з нанесеним на нього теплоізоляційним матеріалом. Так, теплоізоляційний екран може бути виконаний, наприклад, з алюмінієвої фольги. Коробчастий опалювальний радіатор, переважно, має на своїй верхній пластині корпуса кришку з виконаними на ній отворами і напрямними виступами, розташованими над отворами, спрямованими під гострим кутом від тильної сторони радіатора до лицьової. Конструктивне виконання заявленої корисної моделі ілюструється кресленнями, де на фіг.1 схематично зображений загальний вигляд коробчастого опалювального радіатора в аксонометрії зі знятою верхньою кришкою. На фіг.2 наведено зображення виду радіатора по стрілці А з екраном і верхньою кришкою. На фіг.3 наведено зображення принципової схеми водяного опалення. Креслення, як і наведений нижче приклад конкретного виконання корисної моделі, що заявляється, тільки пояснюють її суть, без обмеження обсягу прав, визначеного формулою. Опалювальний радіатор 1, що заявляється, містить замкнений коробчастий корпус 2 з тильною пластиною 3, яка при установленні в приміщенні спрямована до стіни, лицьовою пластиною 4, яка при установленні в приміщенні спрямована всередину приміщення, бічними пластинами 5 та 6, верхньою 7, та нижньою 8 пластинами. Пластини утворюють зовнішні теплообмінні поверхні радіатора. В пластинах 7 та 8 утворені наскрізні, переважно, співвісні отвори. Всередині корпуса 2 в місцях виконання отворів встановлені трубчасті елементи 9, Трубчасті елементи 9 радіатора, наведеного на фіг.1, виконані з труби круглого поперечного перерізу з однаковими по довжині труби внутрішнім і зовнішнім діаметрами. Величина діаметра отворів у пластинах 7 та 8 однакова з величиною зовнішнього діаметра трубчастого елемента 9. Відповідні кінці трубчастих елементів 9 введені в отвори і герметично зварені з протилежними пластинами корпуса по зовнішній поверхні пластини або по внутрішній. Герметичність корпусу 2 при цьому не порушена, тобто теплоносій в радіаторі циркулює без витікання. А вн утрішні порожнини трубчастих елементів, при цьому, утворюють додаткові теплообмінні поверхні. Для збільшення поверхні теплообміну та покращення тепловідводу через трубчасті елементи 9, в них розташовані по спіралі напрямні елементи 10. Напрямні елементи радіатора, зображеного на фіг.1, виконані з спіральне навитого дроту, кінці якого закріплені на кінцях тр убчастого елемента. Радіатор містить також вхідний патрубок 11, встановлений в верхній частині корпуса 1, і вихідний патрубок 12, розташований в нижній частині корпуса 1. Вхідний і вихідний патрубки радіатора підключені до системи водяного опалення з природною циркуляцією теплоносія. Радіатор, що заявляється, може також добре працювати в системах водяного опалення з примусовою циркуляцією, але його ефективності достатньо для використання в системах з природною циркуляцією, що є великою перевагою у порівнянні з іншими існуючими конструктивними виконаннями радіаторів. Для зменшення витрат тепла на обігрівання зовнішніх стін приміщення і спрямування всього теплового потоку від радіатора на обігрівання повітря у приміщенні, радіатор містить теплозахисний екран 13, встановлений за його тильною пластиною і закріплений на ній. Теплозахистний екран виконаний з алюмінієвої фольги і розташований на відстані 2-5см від тильної пластини радіатора. На верхній пластині 7 корпуса радіатора встановлена кришка 14 з частково виштампуваними на ній отворами 15 і відігнутими напрямними виступами 16, розташованими над отворами під кутом і спрямованими всередину приміщення. Радіатор 1 поєднаний з газогенератором (або котлом) 17 підвідним трубопроводом 18. Відвідний трубопровід 19 встановлений в системі для відведення охолодженої води до розширювальної посудини 20, поєднаної з газогенератором. Працює радіатор в системі опалення таким чином. Густина охолодженої води більша, ніж густина нагрітої води. Система опалення є замкнутою системою, і вода в ній циркулює, піднімаючись догори у нагрітому вигляді і опускаючись донизу в охолодженому, для врівноваження ваги стовпів нагрітої і охолодженої води під дією гідростатичного напору, який виникає завдяки різній густині охолодженої і нагрітої води. Нагріта вода від газогенератора 17 під дією тиску стовпа холодної води, який тисне на неї зверху, від розширювальної посудини 20 по трубах 18 надходить до радіатора 1 через вхідний патрубок 11 і витискає з нижньої охолодженої частини радіатора через вихідний патрубок 12. По дорозі вода частково віддає тепло через поверхні верхніх частин радіатора і охолоджуючись, опускається донизу. Пластини передають тепло повітрю, що оточує радіатор зовні. Нагрівається також повітря у трубчастих елементах 9. Тепле повітря зсередини елемента 9, теж маючи меншу густину, ніж холодне, піднімається догори і виходить на поверхню над верхньою пластиною 7. На його місце надходить більш холодне повітря з-під нижньої пластини радіатора. Напрямні елементи 10 інтенсифікують тягу повітря, змушуючи повітряні потоки до руху по спіралі і тим самим ще більше інтенсифікуючи теплообмін. Під дією термосифонної тяги повітря весь час циркулює, зменшуючи різницю температур між повітрям біля підлоги і повітрям над радіатором. Встановлення кришки 14 з отворами 15 і напрямними виступами 16 сприяє надходженню повітря до приміщення і його інтенсивному теплообміну. Теплозахисний екран 13 на тильній стороні радіатора захищає тепло від забору зовнішньою стінкою приміщення. Теплові маси, відбиваючись від теплового екрану, прямують в зону над верхньою пластиною радіатора. Тепловіддача радіатора, завдяки наявності в радіаторі зазначених елементів, набагато вища від тепловіддачі існуючих зразків.