Пристрій для нагріву теплоносія

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева теплоносителя, например воздуха, воды, масла, и используемого при обогреве помещений, сушке различных материалов. Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является устройство для нагрева теплоносителя, содержащее корпус, камеру сгорания, сообщающуюся с дымоходом, и трубчатый теплообменник, расположенный по периферии камеры сгорания. Трубчатый теплообменник выполнен в виде концентричной газоплотной панели, установленной соосно с камерой сгорания. В трубчатый теплообменник нагнетается теплоноситель - холодный воздух посредством вентилятора [1]. В известном устройстве, где трубчатые элементы теплообменника расположены вдоль оси камеры сгорания, для осуществления эффективного теплообмена необходимо обеспечить принудительную циркуляцию теплоносителя по трубчатым элементам. Это достигается введением в устройство специального элемента - вентилятора с направляющим диффузором. Кроме того, в известном устройстве теплообменник размещен в цельно выполненном корпусе и крепится к корпусу посредством дополнительных элементов. Это усложняет конструкцию воздухоподогревателя, повышает его материалоемкость, требует дополнительных затрат электроэнергии при эксплуатации устройства, что в целом снижает экономичность воздухоподогревателя. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для нагрева теплоносителя, в котором за счет нового выполнения отдельных элементов и связей между ними обеспечивается естественная циркуляция теплоносителя в трубчаты х элементах теплообменника, что приводит к повышению экономичности устройства и упрощению его конструкции. Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для нагрева теплоносителя, содержащем корпус, камеру сгорания, сообщающуюся с дымоходом и трубчатый теплообменник, расположенный по периферии камеры сгорания, согласно изобретению, новым является то, что теплообменник выполнен в виде двух противоположно установленных и соединенных между собой панелей, внешняя поверхность которых образует боковую поверхность корпуса воздухоподогревателя. При этом каждая из панелей состоит из соединенных между собой чередующи хся изогнутых тр убчаты х и пластинчатых элементов, причем трубчатые элементы одной панели смещены относительно трубчаты х элементов другой панели на величину равную диаметру тр убчатого элемента и размещены в панели так, что ось каждого трубчато го элемента лежит в плоскости перпендикулярной оси камеры сгорания. Концы трубчатых элементов в каждой панели выступают за контур корпуса устройства. Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом состоит в следующем. Выполнение конструкции устройства заявляемым образом позволяет обеспечить естественную циркуляцию теплоносителя, так как обеспечивается перемещение теплоносителя за счет различия плотности его при разной температуре. При этом происходит подсос холодного теплоносителя в нижние концы трубчаты х элементов, нагрев его при прохождении в зоне камеры сгорания и выброс нагретого теплоносителя в верхней части тр убчаты х элементов теплообменника. Выполнение панелей из соединенных чередующи хся изогнутых тр убчатых и пластинчатых элементов и смещение трубчатых элементов одной панели относительно трубчатых элементов второй противоположно установленной панели на величину, равную диаметру трубчатого элемента, позволяет при их соединении сформировать оптимальную форму корпуса устройства, при котором обеспечивается замкнутое топочное пространство. Это значительно упрощает конструкцию устройства, а также позволяет обеспечить максимальную теплопередачу из топочного пространства камеры сгорания к теплоносителю через поверхности трубчаты х элементов и максимально ускорить естественную циркуляцию и теплоотдачу через боковую поверхность теплообменника. Размещение элементов панелей заявляемым образом, при котором ось трубчатых элементов лежит в плоскости перпендикулярной продольной оси камеры сгорания, приводит к тому, что концы трубчатых элементов находятся на разной высоте. При нагревании теплоносителя происходит изменение его плотности и возникает перепад давления между верхней и нижней частями каждого трубчатого элемента в панелях теплообменника, что обеспечивает естественную циркуляцию теплоносителя. Интенсифицируется перенос тепла, выделяющегося в камере сгорания и повышается эффективность и экономичность нагрева. Благодаря тому, что отпадает необходимость в осуществлении принудительной циркуляции теплоносителя, для реализации которой необходимы дополнительные элементы в устройстве, экономичность нагрева также повышается. В результате предлагаемое устройство реализуется с меньшими материальными и энергетическими затратами, что повышает его экономичность, и имеет более простую конструкцию, чем известное устройство. На фиг. 1 показано устройство для нагрева теплоносителя, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 -разрез Б-Б на фиг. 2. Устройство для нагрева теплоносителя содержит корпус 1, трубчатый теплообменник 2, выполненный в виде двух противоположно установленных относительно продольной оси камеры 3 сгорания панелей 4, 5. Внешняя поверхность панелей 4, 5 образует боковую поверхность корпуса 1. Камера 3 сгорания, в которой установлен рассекатель 6 уровня, сообщается посредством патрубка 7 с дымоходом 8, в котором установлена выпускная заслонка 13. Каждая из панелей 4,5 состоит из соединенных между собой, например сваркой, чередующи хся изогнуты х тр убчаты х и пластинчатых элементов 9,10, соответственно. Форма изгиба элементов 9 и 10 представляет в сечении ломанную линию, количество отрезков которой равно два и больше, и в пределе стремится к полуокружности. Трубчатые элементы 9 в каждой панели 4 и 5 соединены между собой, например сваркой, пластинчатыми элементами 10. Соединение осуществляют таким образом, чтобы максимально большая часть трубчатых элементов 9 была расположена по одну сторону пластинчатых элементов 10. Трубчатые элементы 9 панели 4 в сборке смещены относительно трубчатых элементов панели 5 на величину, равную диаметру трубчато го элемента 9. Трубчатые элементы 9 одинакового диаметра в панелях 4 и 5 размещены так, что ось любого из них лежит в плоскости перпендикулярной продольной оси камеры 3 сгорания. Соединение панелей 4 и 5 между собой осуществляется перекрестно таким образом, что концы трубчаты х элементов 9 в каждой панели 4 и 5 выступают за контур корпуса 1. Устройство для нагрева теплоносителя снабжено также воздушной заслонкой 11, расположенной на передней стенде 12 корпуса 1. Между камерой 3 сгорания и дымоходом 8 установлена выпускная заслонка 13. Устройство для нагрева теплоносителя работает следующим образом. Топливо (дрова, уголь и другие виды) сжигается в камере 3 сгорания. Подача воздуха и интенсивность процесса горения в камере 3 сгорания регулируется с помощью воздушной заслонки 11, установленной на передней стенке 12 корпуса 1 и выпускной заслонкой 13, установленной в дымоходе 8. Горячие газообразные продукты сгорания, время пребывания которых в камере 3 сгорания увеличивается рассекателем уровня 6, нагревают поверхности трубчатых 9 и пластинчатых 10 элементов панелей 4 и 5 теплообменника 2, и затем через патрубок 7 попадают в дымоход 8. Рассмотрим пример, когда в качестве теплоносителя используется воздух. Холодный поток воздуха всасывается в нижние концы трубчатых элементов 9 панелей 4 и 5 и, проходя через части трубчатых элементов 9, находящиеся в камере 3 сгорания, нагревается и истекает через верхние концы трубчатых элементов 9, равномерно распределяясь по нагреваемому пространству. Температура нагретого воздуха, исходящего из трубчаты х элементов 9, составляет 110—130°С, при организации процесса сгорания в камере 3 сгорания с температурой 150-180°С. Температура горячего воздушного потока, исходящего из верхних концов трубчатых элементов 9, зависит от вида сжигаемого .топлива. В качестве теплоносителя может быть использован и жидкий теплоноситель, например вода, масло. В этом случае нижние и верхние концы соответствующи х тр убчаты х элементов одной или обеих панелей подсоединены с баком, содержащим теплоноситель. Использование предлагаемого изобретения позволят сократить время на обслуживание и контроль за работой воздухоподогревателя, улучшить санитарно-гигиенические условия его эксплуатации. Условные расходы на выработку единицы тепла (по сравнению с прототипом) уменьшаются в 1,5-2,0 раза за счет экономии электроэнергии, уменьшения материалоемкости и интенсификации процесса теплообмена между конвективной поверхностью и теплоносителем - воздухом, водой, маслом и др.