Теплогенератор

1. Теплогенератор, що містить камеру згоряння, що о хоплена кесоном для циркуляції повітря, що нагрівається, а на протилежних торцях має, відповідно, пальниковий пристрій і отвір для димо 3 22907 труктивної комбінації "пальниковий пристрійтеплообмінник", що спричиняє до вимушеного залучення суміжних те хнологій паливопідготовки і, як наслідок, удорожчання і ускладнення технології енергоперетворення у цілому. Найбільш близьким до теплогенератора, що заявляється, є теплогенератор-повітронагрівач EL "Energy Logic", що має циліндричну подовжену камеру згоряння, що охоплена на всій довжині кесоном для вимушеної циркуляції повітря, що нагрівається, на протилежних кінцях камера згоряння має, відповідно, пальниковий пристрій і отвір для димовидалення. В комплект цього теплогенератора, як необхідний елемент, входить спеціальний агрегат для попереднього розігріву рідкого палива, що використовується для генерації теплоти в основному процесі термохімічного перетворення. Даний прототип є найбільшим близьким до рішення, що заявляється за формальними конструктивними ознаками, і принципово обтяжений всіма недоліками, характерними для розглянути х ви ще відомих теплогенеруючих пристроїв. Проте слід зазначити, що ця конструкція, при всіх недоліках, характерних для відомих принципових підходів є найбільш функціональною, оскільки не використовує паліативних те хнічних рішень. В основу корисної моделі поставлено задачу раціональної колективної побудови пальникової і теплообмінної частин теплогенеруючої системи з метою підвищення ступеню корисного паливовикористання і створення фізичних передумов для оптимізації процесів термохімічного перетворення енергії рідкого палива в конструкції власне теплогенератора з одночасним усуненням необхідності ускладнення енерготехнологічного циклу використання рідкого палива. Поставлена задача вирішується тим, що в теплогенераторі, що містить циліндричну камеру згоряння, що охоплена кесоном для циркуляції повітря, що нагрівається, а на протилежних торцях має, відповідно пальниковий пристрій і отвір для димовидалення, новим є те, що в кесоні для циркуляції повітря, що нагрівається, аксіально розміщені теплові труби, кінці яких з боку, протилежному отвору для димовидалення, газоущільнено виведено за межі кесону і утворюють разом з допоміжними перетинками огородження зони камери згоряння, що є прилеглою до пальникового пристрою. Крім того в отвір для димовидалення заведені теплові труби, протилежні кінці яких заведені у вхідн у частин у кесона для циркуляції повітря, що нагрівається. Теплогенератор зображено на Фіг.1 у фронтальному розрізі, на Фіг.2 - переріз камери згоряння по Фіг.1. Теплогенератор (Фіг.1, 2) містить камеру згоряння 1, що обладнана на торці пальниковим пристроєм 2 і має на протилежному торці отвір 3 для димовидалення, приєднаний до вихлопного тракту 13. Огородження реакційної зони камери згоряння 1 виконано з використанням теплових тр уб 4 еквідистантно розташованих таким чином, що їх осі 4 знаходяться на образуючих заданої циліндричної або іншої монотонної (наприклад, еліпсоїдної) поверхні. Кінці теплових труб 4 на ділянках, віддалених від торцевої зони розташування пальникового пристрою 2, газоущільнено розміщені в каналі кесона 5 для вимушеного руху повітря, що нагрівається. Газоущільненість реакційного простору камери згоряння 1 за межами кесону 5 забезпечується допоміжними перетинками 6, що закріплені по відповідним боковим образуючим суміжних теплових тр уб. Зовнішня поверхня камери згоряння поза кесоном забезпечена тепловою ізоляцією 9. В камеру згоряння 1 на ділянці, що огороджена внутрішньою оболонкою кесону 5 заведені допоміжні теплові труби 7, протилежні кінці яких заведені у вхідну частин у 8 кесону 5 для циркуляції повітря, що нагрівається. Порожнина кесону конфігурована відповідно до розмірів і компоновки пучків теплових труб 4, 7, які на ділянках, заведених до каналів повітряного кесону 5, 8 виконуються переважно із зовнішнім оребренням поверхні. Кесон для циркуляції повітря, що нагрівається має вхідний 10 і вихідний 11 патрубки для з'єднання зі збуджувачами витрат повітря, що нагрівається, або із сіттю повітроходів користувача. В окремому випадку циркуляційний вентилятор 12, що забезпечує циркуляцію повітря, що нагрівається, конструктивно може бути включений до складу теплогенератору, як, наприклад, це показано на Фіг.1, де він зображений розміщеним на нагнітальній стороні вхідної частини повітряного кесону 8. Теплові труби 4, 7, що забезпечують транспортування енергії, що виділяється при згорянні палива, до повітряного потоку в кесонних каналах 8,5 являють собою заглушені на торцях відрізки труб, вн утрішня герметизована порожнеча яких частково заповнена рідким теплоносієм і дегазована. Теплота від гріючого середовища до нагріваємого передається при одночасному протіканні в полості теплової труби процесів кипіння і конденсації проміжного теплоносія, що знаходиться в теплопередаючій порожнечі теплової труби у стані насиченої двофазної системи. Циркуляція проміжного теплоносія в порожнечі теплової труби здійснюється під дією сил гравітації або за рахунок капілярних сил, які виникають в спеціальних пористих структурах (фітілях), що закріплюються на внутрішній поверхні теплової труби. Полості фітільних теплових труб можуть мати довільну конфігурацію і орієнтацію у просторі. Полості гравітаційних теплових труб (двофазних термосифонів) можуть бути лінійними або криволінійними при умові розміщенні ділянки підводу теплоти нижче по відношенню до ділянки відводу теплоти. Ділянки підводу і відводу теплоти у гравітаційних теплових тр уб можуть мати і горизонтальну або слабо нахилену компоновку. У разі використання найпростішого, гравітаційного різновиду теплових труб (дво фазних термосифонів), оптимальною орієнтацією теплогенератора, що заявляється у просторі є розміщення конструкції під кутом 30...60° до горизонту, прийнятливим з позицій на 5 22907 дійної організації процесів внутрішнього тепломасопереносу є також діапазон кутів нахилу 6...90°. При роботі теплогенератора, паливоповітряна суміш, що надходить із пальникового пристрою 2, при згорянні утворює факел, що заповнює основну реакційну зону камери згоряння 1 на ділянці від пальникового пристрою 2 до повітряного кесону 5. Теплота від факелу відводиться переважно радіаційним способом до огороджуючої поверхні камери згоряння 1, що утворена півтрубними поверхнями теплових труб 4 з перетинками 6. Продукти згоряння, що утворюються, відводяться в оточуюче середовище через отвір 3 і далі через вихлопний тракт 13, омиваючи на своєму шляху зовнішні поверхні допоміжних теплових труб 7 і внутрішню обичайку повітряного кесону 5, які за типом теплообмінних процесів є переважно конвективними теплосприймаючими поверхнями. Конструктивно закладені передумови в теплогенераторі, що заявляється, такі, що дозволяють здійснювати глибоку ступінь корисного паливовикористання при додержанні умов оптимальної організації процесів термохімічного перетворення палива в камері згоряння. Так, температурний рівень поверхні, що огороджує камеру згоряння в зоні факельного процесу спалювання принципово вище, завдяки додатковому термічному опору конденсаційної зони теплових труб 4 і може варіюватися при конструюванні вибором необхідного співвідношення довжин зон підводу і відводу тепла теплових труб, а також ступеню оребрення і умов охолодження конденсаційних зон. До того ж зони конденсації теплових труб 4 факельної зони завжди знаходяться на підвищеному температурному рівні відносно нижньої температури повітря, тому що е др угою ступінню повітряного каналу 5 теплообмінника, куди повітря, що нагрівається надходить після попереднього підігріву у вхідній частині кесону 8. У разі використання високотемпературних проміжних теплоносіїв, коли достатньо високим рівням температур насичення у двофазній системі може відповідати рівень тиску, співрозмірний до атмосферного, температурний рівень оболонки теплових труб в зоні факельного процесу може бути близьким до верхньої межі використання даного конструктивного матеріалу. Такі конструктивно закладені у заявленому теплогенераторі можливості трансформації щільності теплового потоку, що відводиться, дозволяють підтримувати температур у нагріваємого повітря, в разі необхідності, на досить високому 6 рівні з одночасним виконанням таких суттєвих умов раціональної організації процесу факельного спалювання, як відсутність надмірного, форсованого теплоз'єму із ядра факельного процесу, завдяки підвищеному температурному рівню і ізотермічності огороджуючої поверхні на всій довжині камери згоряння, а також, тому що огороджуюча поверхня камери згоряння, що заявляється, на відміну від відомих, з пласкоциліндричними стінками, має кутові коефіцієнти опроміннюваня суттєво менші одиниці. Та сама проблема обмеження щільності теплового потоку, що відводиться із зони активних термохімічних реакцій горіння вирішується і в конструкції частини камери згоряння, що знаходиться в межах повітряного кесону 5, оскільки нормативні значення температур середовища на виході із факельної зони ще знаходяться на рівні активного радіаційного теплообміну, а турбулентний характер горіння у факелі не виключає режимів "затягування" термохімічних реакцій поза зону видимого факельного горіння. М'який теплоз'єм у цій зоні забезпечується аксіальним вводом в зону дожигання пучка теплових труб 7, що зменшує довжину пробігу променю при радіаційному теплообміні і мінімізує конвективну компоненту теплоз'єму із потоку, що обтікає теплообмінну поверхню уздовж. Слід зауважити, що при практичній реалізації заявленого технічного рішення можна без перешкод застосувати модульний принцип, що дозволить забезпечувати легкість доступу до вн утрішніх теплообмінних поверхонь по димовій стороні при експлуатації. В свою чергу легкість очищення теплообмінних поверхонь забезпечується тим, що контакт продуктів згоряння відбувається по зовнішній стороні теплообмінних труб, або по пласкоциліндричній поверхні з великим радіусом кривизни. Таким чином конструкція, що заявляється має експлуатаційні переваги перед відомими конструкціями, де забруднюючі продукти згоряння контактують з внутрішніми поверхнями теплообмінних трубок або з поверхнями щільових каналів. Таким чином, в конструкції теплогенератора, що заявляється на відміну від відомих конструкцій, одночасно виконується весь комплекс передумов, що забезпечують високу ступінь корисного паливовикористання, при додержанні умов оптимальної організації процесів термохімічного перетворення енергії палива. 7 Комп’ютерна в ерстка А. Рябко 22907 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