Спосіб нагрівання води

1. Спосіб нагрівання води шляхом спалювання палива та здійснювання теплообміну між газоподібними продуктами згоряння палива та водою, який включає контактно-поверхневе нагрівання води шляхом її пропускання через контактний шар з переданням тепла воді від газоподібних продуктів згоряння та конвективне нагрівання води шляхом її пропускання з контактуванням із стінкою камери згоряння, який відрізняється тим, що перед нагріванням воду розподіляють на два потоки, кожний з яких нагрівають окремо один від одного одним із згаданих методів - конвективним або контактно-поверхневим, причому величина співвід 3 22159 4 ня води продуктами корозії, які різко погіршують труб. Але необхідність її підігріву після виходу з органолептичні властивості води та призводять до контактної камери свідчить про те, що температувиходу з ладу теплової мережі. ра її нагріву в контактній камері суттєво нижча за Таким чином, при контактно-поверхневому натемпературу кипіння. Отже, в процесі безпосередгріві води, шля хом її пропускання через контактний нього контактування з продуктами згоряння за шар, вона насичується вуглекислим газом, що вказаною вище причиною водою поглинається призводить до інтенсивної корозії теплових мереж, велика кількість вуглекислого газу з усіма негатива нейтралізація вуглекислого газу лужними агенними наслідками. тами потребує великих втрат останніх та викликає Найближчим за суттю та сукупністю ознак до поступове підвищення мінералізації та корозійних запропонованого є спосіб нагріву води за [автовластивостей теплоносія. Це, в свою чергу, прирським свідоцтвом SU1395908, F24H1/10, публ. зводить до необхідності періодичної продувки теп15.05.88], відповідно якому нагрів здійснюють у лової мережі та додаткових витрат тепла та води. два етапи. На першому з них, контактноОтже, зменшення вмісту вугільної кислоти в тепповерхневому, воду пропускають через контактну лоносії є однією з найсерйозніших проблем при камеру з шаром насадки. На другому етапі темпенагріві води для тепломереж. На нашу думку, в ратур у попередньо нагрітої води підвищують конвідомих способах контактно-поверхневого нагріву вективним способом, за рахунок її пропускання ця проблема поки не вирішена. поруч із стінкою камери згоряння. Пристрій для Так, у способі нагріву води за [патентом Україздійснення способу являє собою корпус з оснащени UA52364, F24H1/10, публ. 16.12.02], нагрів води ною пальниковим пристроєм камерою згоряння, здійснюється шляхом передання їй тепла від газонавколо бічної стінки якої встановлений кожух. подібних продуктів згоряння через барботажну Пристрій оснащений також патрубками для вводу решітку. Остання встановлена у верхній частині холодної води, виводу нагрітої води та газоподібкорпусу, який оснащений камерою згоряння з паних продуктів згоряння та контактною камерою, льниковим засобом, водозбірником, патрубками розташованою над камерою згоряння. Над контакпідводу води та відводу парогазової суміші та злитною камерою встановлені зрошувач та тр убчасву води. В камері згоряння встановлені також вертий теплообмінник. У нижній частині корпусу розтикальні трубні ряди. Окрім барботажної решітки з міщений відкритий зверху водозбірник. переливним пристроєм, у вер хній частині корпусу Недолік цього технічного рішення такий же, що встановлені сепаратор краплевиносу та противиі в згаданих вище: недоведення води на етапі конбуховий клапан. В патентному опису згадано, що тактно-поверхневого нагріву до температури, блитемпературу продуктів згоряння вдалося зменшизької 100°С, внаслідок чого вона залишає контактти до 150-200°С, що дає можливість проводити ну камеру з високим вмістом вугільної кислоти, теплообмін на 80-90% у нижній частині корпусу. кисню та інших газів, що на другому етапі - конвекОчевидно, саме для забезпечення цього, камера тивного нагріву вже не може бути усун уто або визгоряння оснащена трубними рядами. Але обмеправлено. Наслідком цього, як згадано вище, є ження температури в контактній зоні обумовлює поступове підвищення мінералізації та корозійних великий вміст вугільної кислоти у воді, оскільки за властивостей теплоносія, з необхідністю періодиданими П.А. Акользина, згадана книга, с.71, мінічної продувки теплової мережі. мальному коефіцієнту поглинання вуглекислого Технічною задачею запропонованої корисної газу водою відповідає температура, що наближамоделі є спосіб, при якому процес нагріву здійснюється до 100°С, і, навпаки, при зменшенні темпеється в таких умовах, що сприяють запобіганню ратури коефіцієнт поглинання вуглекислого газу та або мінімізації насичення води вуглекислим та інших газів водою значно зростає (див. графік на іншими корозійно активними газами. Фіг.1). Крім того, ефективність передачі тепла заДля вирішення поставленої задачі в способі лежить від навантаження. Внаслідок нерегульованагріву води шля хом спалювання палива та здійсності потоку води, що подається на нагрів, при нювання теплообміну між газоподібними продукмалих навантаженнях пристрою, наступає явище тами згоряння палива та водою, який включає кон“провалу" води через контактний шар що є причитактно-поверхневий нагрів води, шля хом її ною зменшення поверхні контакту. пропускання через контактний шар, з переданням Відомий також спосіб контактно-поверхневого тепла воді від газоподібних продуктів згоряння, та нагріву води за рахунок передачі їй тепла від газоконвективний нагрів води, шляхом її пропускання з подібних продуктів згоряння через шар, утворений контактуванням із стінкою камери згоряння, відпонасадками з керамічних або металевих кілець або відно до корисної моделі перед нагрівом воду розінших профільних елементів [згадана книга И.З. поділяють на два потоки, кожний з яких нагрівають Аронова, сс.32-39; патент Росії RU2055274, окремо один від одного одним із згаданих методів F24H1/10, публ. 02.27.96]. Пристрій за згаданим - конвективним або контактно-поверхневим, припатентом уявляє собою корпус з патрубками підчому величина співвідношення витрати потоків воду та відводу води та відводу газів, в якому розвизначається з формули: міщена камера згоряння. Остання сполучена в її a/1-a = (tн - to)/(to – tв), верхній частині з вертикальним пучком огороджеде a - частка потоку, що нагрівають контактноних зверху теплообмінних труб , понад якими розповерхневим методом; 1-a частка потоку, що наміщена контактна камера. Як і при згаданому ви ще грівають конвективним методом; tн - температура способі, вода після нагріву в контактній камері поводи після її пропускання через контактний шар; to трапляє в середню та нижню частини корпусу, де - температура води, яку подають у мережу, та tв підігрівається від кожуха камери згоряння та пучка температура холодної води (в зворотній лінії), а 5 22159 6 змішують обидва потоки після їх нагріву, перед противибуховий клапан 7. поданням у мережу. Під камерою 2 розташована камера згоряння 8 У запропонованому способі, на відміну від з пальниковим пристроєм 9. Під камерою 8 встапрототипу, кожним з методів, контактноновлений похилий екран 10 з переливною трубкою поверхневим та конвективним, нагрівають не всю 11 в його найнижчому місці. Трубка 11 занурена у воду, а тільки її частину, повністю використовуючи простір порожнини, що утворює водозбірник 12 з позитивні властивості кожного з них. Контактнопатрубком 13 для виводу нагрітої води. поверхневим методом частину води підігрівають Навколо бічної стінки корпусу 1 встановлений до 98-100°С. При такій температурі, як було згадациліндричний кожух 14. У середині кільцевого кано, пригнічення насичення води агресивними ганалу 15 між корпусом та кожухом встановлена зами найбільш ефективне. Друга частина води, що спіралеподібна перегородка 16, з наданням каналу нагрівається конвективним методом, взагалі без15 спіралеподібної форми, а внизу - випускний посередньо не контактує з продуктами згоряння, патрубок 17. отже не насичується агресивними газами. Тим Пристрій для введення води оснащений розсамим, оптимізація якості нагрітої води досягаєтьгалуженням з регулювальним клапаном двохстося не за рахунок введення антикорозійних доміронньої дії 18 для розподілу води на два потоки, шок, як у відомих способах, а за рахунок запобіодин з яких надходить до зрошувача контактного гання насичення води агресивними газами в шару, другий - у канал між корпусом 1 та кожухом процесі нагріву. Крім того, відомо, що температура 14. води, що подається у мережу, дорівнює, як правиРобота пристрою здійснюється таким чином. ло 60-70°С. При запропонованому способі тепло, Вода для нагрівання надходить з регулювальвитрачене на підігрів частини води до максимального клапана 16 двома потоками: перший - до но можливої, не пропадає даремно, оскільки ця зрошувача 4, 5, другий - у канал 15. частина води перед введенням у мережу змішуВода першого потоку після рівномірного зроється з другою частиною, нагрітою конвективним шування через трубки 4, 5 насадки 2 плівкою стіметодом. Отже, з урахуванням величини їх пропокає по елементам насадки, контактуючи з газопорційного співвідношення, ця друга частина води дібними продуктами згоряння палива, що може бути нагріта до значно меншої температури. рухаються з камери 8 назустріч. Завдяки добре Для подальшого підвищення коефіцієнта вирозвинутій поверхні насадки забезпечується високористання палива конвективний нагрів одного із ка ефективність теплопередачі та конденсації пазгаданих потоків води здійснюють у два етапи: рів води, які присутні в продуктах згоряння. Верхня спочатку - за рахунок відбору тепла від стінки качастина насадки не зрошується і забезпечує уловмери із контактним шаром усередині, потім - за лення краплин води, які виносяться з продуктами рахунок відбору тепла від стінки камери згоряння. згоряння. Корисна модель пояснюється кресленнями, де Потік води рухається по насадці, нагріваючись на: у нижній частині насадки до температури кипіння, Фіг.1 показаний схематично пристрій для здійзавдяки чому з води видаляються вуглекислий газ, снення запропонованого способу; кисень та інші гази, які поглинаються водою у верФіг.2 - графіки залежності коефіцієнтів поглихній частині насадки при більш низькій температунання вуглекислого газу та кисню від температури рі. При температурі 98-100°С вода потрапляє на води. екран 10, з якого через трубку 11 надходить у воУ верхній частині корпусу 1 розташована кондозбірник. Трубка 11 править також за гідрозатвор. тактна камера 2 з підтримуючою решіткою 3 для Вода другого потоку після проходження кланасадки, виконаної у вигляді відомих теплообмінпана 18 опускається по кільцевому спіралеподібних елементів типа кілець Рашіга, або кілець Палному каналу 14, нагріваючись від стінки корпусу, ля, або сідел Берлі (не показані), що розташовані нагрітої продуктами згоряння, як на рівні контакткількома шарами, стовпцями або у довільному ної камери 2, так і на рівні камери згоряння 8. Чепорядку. Як теплообмінні елементи насадки морез патрубок 17 вода другого потоку потрапляє у жуть бути також використані інші різноманітні водозбірник 12, де змішується з водою першого профілі, спроможні підвищити величину площі потоку. поверхневого контакту. Там же, у вер хній частині Регулювання температури води, що ви водитькамери 2, розташований зрошувач контактного ся з пристрою через патрубок 13, здійснюється шару у вигляді двох встановлених під прямим кушляхом регулювання величини співвідношення том одна до одної трубок 4, до кожної з яких під витрати першого та витрати другого потоків за прямим кутом, з утворенням свастики (не показадопомогою клапана 18. При цьому регулюванні но), приєднані допоміжні трубки 5. Трубки 4, 5 закеруються формулою: нурені в верхню частину насадки: шар насадки над a/1-a = (tн - to)/(to – tв), де a - частка потоку, що трубками не зрошується і здатний уловлюва ти нагрівають контактно-поверхневим методом; 1-a краплі води. частка потоку, що нагрівають конвективним метоКонтактний шар може бути утвореним також дом; tн - температура води після її пропускання однією або декількома барботажними решітками через контактний шар; to - температура води, яку (не показано). подають у мережу, та tв - температура холодної Понад камерою 2 з контактним шаром знаховоди (в зворотній лінії). дяться патрубок 6 відводу продуктів згоряння та 7 Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 22159 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601