Опалювальний газовий апарат

1. Опалювальний газовий апарат, що містить топку з газовим пальником, корпус-теплообмінник із вхідним і вихідним патрубками і водяною оболонкою, усередині якої розташована теплообмінна порожнина, що утворена вертикальними стінками зі сферичними поглибленнями усередину порожнини з протилежних сторін, розміщені усередині порожнини зі зсувом ряди поперечних труб, що з'єднують між собою протилежні частини водяної оболонки, газохідний канал і димохідний канал, який відрізняється тим, що труби розташовані під кутом 1 -3° до поперечної осі теплообмінної порожнини, що лежить у вертикальній площині, і спрямовані у бік вихідного патрубка, на зовнішній поверхні труб по всій їхній довжині виконана виїмка, а поглиблення теплообмінної порожнини виконані радіусом не більшим від радіуса труб і розташовані в місцях найбільшого видалення труб від стінок теплообмінної порожнини. 2. Опалювальний газовий апарат за п.1, який відрізняється тим, що виїмка на трубах виконана у вигляді різі з кутом підйому в протилежну сторону від вихідного патрубка. 3. Опалювальний газовий апарат за п.1, який відрізняється тим, що виїмка на трубах виконана у вигляді поздовжніх рифлів. Корисна модель відноситься до теплоенергетики, зокрема до газового опалювального устаткування, у якому середовищем для доставки тепла є вода і може бути використана для обігріву виробничих, житлових приміщень, у тому числі в квартирах багатоповерхових будинків. Відомий водогрійний котел, який складається з топки, обрамленої водяною оболонкою, газової форсунки і сполученої з топкою димової труби, на виході якої змонтований лабіринтний газохід з регулятором прохідної площі, при цьому вище топки перед димовою трубою змонтована додаткова теплообмінна касета, що виготовлена з розташованих паралельно одна одній, з'єднаних верхньою та нижньою касетними плитами димовідвідних трубок з розташованими всередині турбулізаторами, виконаними у вигляді шнеку з кутом підйому спіралі в діапазоні 48-65°, а міжтрубний простір касети сполучений з обрамляючою топку водяною оболонкою [UA №39489А, кл. F24H1/30, опубл. 15.06.2001р.]. Відомий опалювальний газовий котел має низьку ефективність процесу теплообміну через на явність поперечної перешкоди при переході газового потоку з топки в димовідвідні трубки, а також відсутності можливості поперечного переміщення і конвекції нагрітих газів. Крім того, наявність додаткової касети з трубок значно ускладнює конструкцію і технологію виготовлення котла, що є одним з важливих факторів для котлів масового, у тому числі, побутового, призначення. Найбільш близьким аналогом корисної моделі, що заявляється, є опалювальний газовий апарат, що містить топку з газовим пальником, корпустеплообмінник із вхідним і вихідним патрубками і водяною оболонкою, газохідний канал і димохідний канал, при цьому теплообмінні порожнини, розташовані усередині водяної оболонки, виконані у вигляді вертикальних жолобів, звужуваних в напрямку ходу димових газів нахилом їхніх бічних стінок, причому передня і задня стінки кожного жолоба мають поглиблення сферичної форми усередину жолоба, через який проходять димові гази, у кожнім жолобі виконані поперечні канали, виконані у вигляді труб і з'єднуючі між собою сусідні частини водяної оболонки, а газовий пальник CM о С4 11202 виконаний зі сталі товщиною в межах 0,3-0,5мм, і має вогневу поверхню з поперечними пазами у вигляді наскрізних прорізів, ширина яких менше довжини не менш чим у десять разів [RU №2215246 С 1,кл F24H1/00, опубл 27 10 2003р] Ознаки найближчого аналога, що збігаються з суттєвими ознаками пропонованої корисної моделі топка з газовим пальником, корпустеплообмінник із вхідним і вихідним патрубками і водяною оболонкою, розташовування усередині водяної оболонки теплообмінної порожнини, що утворена вертикальними стінками зі сферичними поглибленнями усередину порожнини з протилежних сторін, розміщення усередині порожнини зі зсувом рядів поперечних труб, що з'єднують між собою протилежні частини водяної оболонки, газохідний канал і димохідний канал Відомий пристрій має недостатню інтенсифікацію теплообміну при його значних габаритних розмірах і масі Це обумовлено тим, що поверхня труб, розміщених усередині теплообмінної порожнини виконана гладкою Таке виконання поверхні трубок приводить до зменшення швидкості теплового потоку від стінки корпуса-теплообмінника до його поздовжньої осі, при цьому турбулізація теплових потоків у стінки практично відсутня і збільшується з видаленням від неї, що знижує інтенсифікацію теплообміну В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення опалювального газового апарата, у якому за рахунок зміни установки поперечних труб забезпечується посилення турбулізації теплових потоків, що підвищує інтенсифікацію теплообміну при зменшенні маси і габаритних розмірів апарата Поставлена задача вирішується тим, що в опалювальному газовому апараті, що містить топку з газовим пальником, корпус-теплообмінник із вхідним і вихідним патрубками і водяною оболонкою, усередині якої розташована теплообмінна порожнина, що утворена вертикальними стінками зі сферичними поглибленнями усередину порожнини з протилежних сторін, розміщені усередині порожнини зі зсувом ряди поперечних труб, що з'єднують між собою протилежні частини водяної оболонки, газохідний канал і димохідний канал, згідно корисної моделі труби розташовані під кутом 1-3° до поперечної осі теплообмінної порожнини, що лежить у вертикальній площині, і спрямовані у бік вихідного патрубка, на ЗОВНІШНІЙ поверхні труб по всій їхній довжині виконана виїмка, а поглиблення теплообмінної порожнини виконані радіусом не більш радіуса труб і розташовані в місцях найбільшого видалення труб від стінок теплообмінної порожнини Доцільне виконання виїмки на трубах у вигляді різьблення з кутом підйому в протилежну сторону від вихідного патрубка або у вигляді поздовжніх рифлень Розташування труб під кутом 1-3° до поперечної осі теплообмінної порожнини зменшує опір переміщенню теплоносія, збільшуючи його швидкість, що сприяє інтенсифікації теплообміну Розташування труб до поперечної осі теплообмінної порожнини під кутом більш 3° недоцільно, оскільки приводить до збільшення висоти корпусатеплообмінника і появі в теплообмінній порожнині зони охолонення труб, що знижує інтенсифікацію теплообміну і підвищує масу і габаритні розміри апарата Виконання на ЗОВНІШНІЙ поверхні труб по всій їхній довжині виїмки у вигляді різьблення з кутом підйому в протилежну сторону від вихідного патрубка або у вигляді поздовжніх рифлень забезпечує більш ранній перехід ламінарного прикордонного до стінок шару потоку в турбулентний, зсув по потоці крапок відриву, що сприяє додаткової турбулізації прикордонного шару, що підвищує інтенсифікацію теплообміну і дозволяє зменшити масу і габаритні розміри апарата Виконання поглиблень теплообмінної порожнини радіусом не більш радіуса труб і розташування їх у місцях найбільшого видалення труб від стінок теплообмінної порожнини збільшує площу поверхні теплообміну, зменшує гідравлічні утрати внаслідок утворення упорядкованої системи тривимірних вихрів, що спрямовані уздовж потоку руху продуктів згоряння При цьому наступне за попереднім поглиблення не перериває рух теплових потоків і зберігає постійним перетин для переміщення продуктів згоряння, що сприяє високій інтенсифікації теплообміну в міжтрубному просторі теплообмінної порожнини Виконання поглиблень теплообмінної порожнини радіусом більше радіуса труб приводить до переривання пульсуючого потоку, а отже, до зниження турбулізації теплових потоків, знижуючи інтенсифікацію теплообміну в міжтрубному просторі теплообмінної порожнини На Фіг 1 наведений опалювальний газовий апарат, продольний переріз, на Фіг 2 - опалювальний газовий апарат - поперечний переріз Опалювальний газовий апарат містить корпустеплообмінник 1, що є корпусом апарата, являє собою бак, заповнений нагріваємою водою у вигляді водяної оболонки У нижній частині корпусатеплообмінника 1 установлений вхідний водяний патрубок 2, а у верхній частині - вихідний водяний патрубок З З корпусом-теплообмінником 1 з'єднаний газохідний канал 4 і димохідний канал 5 Газовий апарат у нижній частиш має топку 6, у просторі якої розташовані газовий пальник 7 і запальний пальник 8 Усередині водяної оболонки розташована теплообмінна порожнина, що утворена вертикальними стінками 9 зі сферичними поглибленнями 10, виконаними у вигляді локальних прогинів листа бічних стінок 9, які спрямовані усередину порожнини з протилежних сторін Усередині теплообмінної порожнини встановлені зі зсувом ряди поперечних труб 11, що з'єднують між собою протилежні частини водяної оболонки Труби 11 розташовані під кутом 1-3° до поперечної осі теплообмінної порожнини, що лежить у вертикальній площині, і спрямовані убік вихідного патрубка З На ЗОВНІШНІЙ поверхні труб по всій їхній довжині виконана виїмка у вигляді різі 12 з кутом підйому в Протилежну сторону від вихідного патрубка 3 Поглиблення10 теплообмінної порожнини виконані радіусом не більш радіуса труб П і розташовані в місцях найбільшого видалення труб 11 від стінок 9 теплообмінної порожнини Крім того, виїмка на трубах може бути виконана у вигляді поздовжніх рифлень з постійним кроком не менш 0,8 мм. Пристрій працює таким чином. По газохідному каналу 4 газ подається до топки 6 і за допомогою запального пальника 8 приводиться в дію газовий пальник 7. Теплоносій, наприклад вода, надходить в апарат через вхідний патрубок 2, встановлений у нижній частині корпуса-теплообмінника 1 і далі у водяну оболонку і труби 11 з різзю 12, що з'єднують між собою протилежні частини водяної оболонки. Теплові потоки продуктів згоряння направляються від газового пальника 7 у теплообмінну порожнину, утворену вертикальними стінками 9 зі сферичними поглиб 11202 леннями 10. Теплові потоки обмивають внутрішню поверхню стінок 9 і зовнішню поверхню труб 11, передаючи тепло теплоносієві, що знаходиться у водяній сорочці і трубах 11 і направляються в димохідний канал 5. За рахунок різниці температур теплоносія, що надходить через вхідний патрубок 2 і відводиться через вихідний патрубок 3 унаслідок передачі тепла від продуктів згоряння до водяної оболонки і труб 11, теплоносій піднімається нагору і через вихідний патрубок 3 направляється далі в систему охолодження (на Фіг. не показана). Пропонований опалювальний газовий апарат забезпечує посилення турбулізації теплових потоків, що підвищує інтенсифікацію теплообміну при зменшенні маси і габаритних розмірів апарата. Фіг. 1 Фіг. 2 Комп'ютерна верстка Н. Лисенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601