Водогрійний котел

1 Водогрійний котел, що містить корпус і топкову камеру, водяну сорочку, яка забезпечена патрубками підведення холодної і відведення гарячої води, робочий димохід, а також газохід, що сполучається з ним, утворений направляючою перегородкою, при цьому топкова камера має пальниковий пристрій, який відрізняється тим, що має конвекційну камеру, розташовану загалом вище топкової камери, і з'єднану з нею за допомогою газоходу, робочий димохід, розташований в нижній частині конвекційної камери, і пусковий димо хід, розташований у верхній частині конвекційної камери, а між газоходом і пальниковим пристроєм розташовано водяний резервуар, з'єднаний з водяною сорочкою 2 Водогрійний котел за п 1, який відрізняється тим, що водяний резервуар має нижню поверхню, розташовану горизонтально в зоні високих температур 3 Водогрійний котел за одним з пп 1,2, який відрізняється тим, що водяний резервуар має верхню поверхню, виконану похило 4 Водогрійний котел за п 1, який відрізняється тим, що конвекційна камера включає водяні порожнини, розташовані зигзагоподібно 5 Водогрійний котел за п 1, який відрізняється тим, що направляюча перегородка газоходу виконана у вигляді водяної порожнини Корисна модель відноситься до опалювальної техніки і може бути використана для опалювання житлових і інших приміщень, а також для гарячого водопостачання Відомий водогрійний пристрій (апарат опалювальний), що містить корпус, виконаний у вигляді цільнозвареної металевої конструкції прямокутної форми, топкову камеру, газопальниковий пристрій, димохід і патрубки підведення і відведення води [1] Між ТОПКОВОЮ камерою і стінками корпусу утворена водяна сорочка Бокові стінки і верхня частина корпусу облицьовані сталевим листом, топкова камера відділена розділовим листом Газопальниковий пристрій з автоматикою регулювання розміщено в прорізі на панелі дверець, яка розташована на передній СТІНЦІ корпусу пристрою Недоліком даного пристрій є низький коефіцієнт корисної ди, зумовлений великим об'ємом топкової камери і невеликою поверхнею площі теплообміну, яка не дозволяє повністю забирати тепло Внаслідок цього велика частина тепла йде разом з димовими газами Крім того, пристрій є габаритним і металоємким Зменшення габаритів пристрою приводить до різкого зниження коефіцієнта корисної ди Найбільш близьким до рішення, що заявляється є водогрійний котел, що містить корпус і топкову камеру, водяну сорочку, яка забезпечена патрубками підведення холодної і відведення гарячої води, робочий димохід, а також газохід, що сполучається з ним, утворений направляючою перегородкою, при цьому топкова камера має пальниковий пристрій [2] Робочий димохід розміщений у верхній частині корпусу в протилежних по довжині топкової камери крайніх її частинах Причому газохід утворений декількома направляючими перегородками, які встановлені вертикально упоперек рушенню продуктів згоряння, утворюючи канали для їх проходу навперемінно із задньою і передньою стінками Завдяки такому розташуванню направляючих перегородок поліпшується теплообмін Однак даний котел має недоліки, зумовлені тим, що теплообмін зростає трохи внаслідок того, що теплопередача йде від продуктів згоряння до невеликої поверхні теплообміну, а значна частина тепла йде через димохід з димовими газами При цьому водяна сорочка, незважаючи на значний об'єм, має невелику площу конвективного теплообміну, що не дозволяє значно збільшити коефіцієнт корисної ди Крім того, зменшення габаритних розмірів котла приводить до різкого зниження коефіцієнта корисної ди У основу корисної моделі поставлена задача удосконалення водогрійного котла, в якому шляхом збільшення площі конвективного теплообміну і турбулізації потоку газоподібних продуктів згоряння палива досягається значне підвищення коефі ю ю о> 4595 цієнта корисної дії при скороченні матеріальних витрат і металоємкості котла. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому водогрійному котлі, що містить корпус і топкову камеру, водяну сорочку, яка забезпечена патрубками підведення холодної і відведення гарячої води, робочий димохід, а також газохід, що сполучається з ним, утворений направляючою перегородкою, при цьому топкова камера має пальниковий пристрій, згідно з корисною моделлю має конвекційну камеру, розташовану загалом вище топкової камери, і з'єднану з нею за допомогою газохода, робочий димохід, розташований в нижній частині конвекційної камери, і пусковий димохід, розташований у верхній частині конвекційної камери, а між газоходом і пальниковим пристроєм розташований водяний резервуар, з'єднаний з водяною сорочкою. Крім того, водяний резервуар має нижню поверхню, розташовану горизонтально в зоні високих температур. Крім того, водяний резервуар має верхню поверхню, виконану похило. Переважно, коли конвекційна камера включає водяні порожнини, розташовані зигзагоподібно. Доцільно, коли направляюча перегородка газохода виконана у вигляді водяної порожнини. Найбільша ефективність передачі тепла від продуктів згоряння палива і від вогнища згоряння палива досягається при умові розміщення теплообмінних елементів в зоні високих температур. Ця зона розташована в топкової камері над пальниковим пристроєм. Розміщення такого теплообмінного елемента, як водяний резервуар, безпосередньо між газоходом і пальниковим пристроєм дозволяє ефективно відбирати тепло, оскільки таким чином забезпечується збільшення площі конвективного теплообміну внаслідок того, що поверхня резервуара відбирає тепло і від пальникового пристрою, і від газохода. Крім того, максимально передача тепла від пальникового пристрою до теплообмінного елемента відбувається при розташуванні нижньої поверхні резервуара горизонтально в зоні високих температур. Циркуляція води в резервуарі забезпечується тим, що резервуар з'єднаний з водяною сорочкою, що також впливає позитивним чином на теплообмін. При цьому виконання верхньої поверхні водяного резервуара похилою поліпшує циркуляцію теплоносія. Завдяки наявності в котлі конвекційної камери, розташованої загалом вище топкової камери, утворюється значний об'єм для циркуляції продуктів згоряння палива. Внаслідок цього збільшується період ротації продуктів згоряння в котлі, поліпшується циркуляція теплоносія і збільшується час теплопередачі. Крім того, в зоні стельної стінки конвекційної камери утворюється ще одна зона високих температур. Розміщення теплообмінних елементів, таких як водяні порожнини, в конвекційній камері дозволяє ефективно здійснювати теплообмін і відбирати тепло із зони високої температури. Розташування водяних порожнин зигзагоподібно поліпшує циркуляцію води і також сприяє кращому теплообміну. Крім того, можлива зміна габаритів котла без істотної зміни коефіцієнта корисної дії. Це досягається внаслідок того, що при зміні розмірів конвекційної камери і висоти котла можна варіювати кількістю водяних порожнин, розташованих в конвекційної камері. Виконання направляючої перегородки, створюючої газохід у вигляді водяної порожнини, дозволяє додатково збільшити площу конвективного теплообміну. Розміщення робочого димоходу в нижній частині корпусу сприяє тому, що гарячі продукти згоряння палива, підіймаючись вгору в топкової камері і далі в конвекційної камері, не йдуть через димохід, розташований у верхній частині корпусу, а опускаються вниз, віддаючи тепло водяним порожнинам і водяній сорочці. Це відбувається внаслідок того, що після досягнення робочої температури в котлі, вихід продуктів згоряння через пусковий димохід, розташований у верхній частині корпусу, перекривається заслонкою. Продукти згоряння, що піднялися по похило розташованому газоходу вгору до стельної стінки конвекційної камери, віддають тепло водяним порожнинам і водяній сорочці, внаслідок чого щільність продуктів згоряння збільшується, продукти згоряння охолоджуються і опускаються вниз, а потім відводяться по робочому димоходу. Таким чином, забезпечується турбулізація потоку газоподібних продуктів згоряння палива. При цьому зустрічне рушення продуктів згоряння зверху вниз і теплоносія знизу вгору дозволяє знизити температуру продуктів згоряння на виході з котла практично до температури теплоносія на вході в котел. Таким чином, запропонована конструкція водогрійного котла дозволяє збільшити площу конвективного теплообміну і турбулізацію газоподібних продуктів згоряння палива і забезпечує значне підвищення коефіцієнта корисної дії при скороченні матеріальних витрат і металоємкости котла. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється на кресленнях, де на Фіг. 1 представлений загальний вигляд водогрійного котела, на Фіг.2 вигляд А-А Фіг.1, на Фіг.З - вигляд Б-Б Фіг.2. Водогрійний котел містить корпус 1, топкову камеру 2, що має нижню частину 3, конвекційну камеру 4, розташовану загалом вище топкової камери 2, пальниковий пристрій 5, розташований в нижній частині 3 топкової камери 2, при цьому конвекційна камера 4 має стельну 6, вертикальні бічні 7, 8, передню 9 і задню 10 стінки, водяну сорочку 11, яка утворена стінками корпусу 1, стінками топкової камери 2 і стінками конвекційної камери 4, патрубок підведення холодної води 12, розташований в нижній частині корпусу 1, і патрубок відведення гарячої води 13, розташований у верхній частині корпусу 1, при цьому патрубки забезпечують підключення котла в систему опалювання, водяний резервуар 14, що забезпечує збільшення площі конвективного теплообміну і встановлений між газоходом 15 і пальниковим пристроєм 5, причому конвекційна камера 4 сполучена за допомогою газохода 15 з топковою камерою 2, а газохід 15 утворений направляючою перегородкою 16, виконаною у вигляді водяної порожнини з листової сталі, яка з'єднана з водяною сорочкою 11, при цьому газохід 15 сполучений також з пусковим 4595 димоходом 17, розташованим у верхній частині корпусу 1 і призначеним для запуску котла і з робочим димоходом 18, розташованим над патрубком подвода води 12 у нижній частині корпуса 1, водяні порожнини 18, розташовані зигзагоподібне в конвекційній камері 4, забезпечуючи додаткову теплоотдачу, і які з'єднані з водяною сорочкою 11, поддон 19, розташований у нижній частині корпуса 1, і дверцю 20, розташовану у верхній частині корпуса котла, яка забезпечує доступ до всіх елементів котла при очищенні його від золи і сажі, заслонок 21, 22, розташованих в димоході 17 і 18 відповідно, і відкриваючі або закриваючі при необхідності димоходи. Водогрійний котел працює таким чином. Паливо подається за допомогою пальникового пристрою 5 в топкову камеру 2 і підпалюється. При цьому заслонки 21 і 22 в димоході 17 і 18 заздалегідь відкриваються. При досягненні робочої температури в котла заслінка 21 закривається, перекриваючи вихід продуктів згоряння через пусковий димохід 17, При цьому над пальниковим пристроєм 5 утворюється зона високих температур, під дією яких в резервуарі 14 в основному в нижній його частині відбувається нагрів теплоносія. Нагрітий теплоносій розширяється, щільність його меншає, і він спрямовується у верхню частину водяної сорочки 11. При цьому частина теплової енергії залишається в продуктах згоряння, які поступають в газохід 15 і далі в конвекційну камеру 4. Проходя по газоходу 15, частина тепла відбирається направляючою перегородкою 16, яка виконана у вигляді водяної порожнини, що дозволяє додатково збільшити площу конвективного теплообміну. Порожнина направляючої перегородки з'єднана з водяною сорочкою 11, що створює циркуляцію теплоносія. Пройшовши газохід 15, гарячі продукти згоряння палива спрямовуються в конвекційну камеру 4. В зоні стельної стінки конвекційної камери 4 утворюється зона високих температур. Передача тепла від цієї зони відбувається через стельну стінку б до водяної сорочки 11 і водяним порожнинам 18, розташованим в конвекційної камері 4. В верхньої частини водяної сорочки 11 теплоносій, нагрітий у водяному резервуарі 14, в направляючій перегородці 16, у водяних порожнинах 18 конвекційної камері 4, перемішується і далі поступає через патрубок 13 в опалювальну систему. Продукти згоряння палива, втративши теплову енергію і збільшивши при цьому щільність, поступово витісняються в нижню частину конвекційної камери 4, створюючи турбулізацію потоку, і виходять через димохід 22. У нижній частині конвекційної камери 4 відбувається подальший теплообмін між зустрічними потоками, втрачаючими температуру продуктами згоряння, і зворотною водою, що поступово нагрівається, яка знову поступила з опалювальної системи. Пальниковий пристрій забезпечений автоматичним регулюванням режимів роботи. Таким чином, запропонована конструкція водогрійного котла забезпечує найбільш ефективну теплопередачу в теплообмінних елементах завдяки збільшенню площі конвективного теплообміну і турбулізації потоку газоподібних продуктів згоряння палива, дозволяє знизити температуру газів, що виходять, і досягнути значного підвищення коефіцієнта корисної дії при скороченні матеріальних витрат і металоємкості котла. Джерела інформації: 1. Апарат опалювальний АОТГ-16. Керівництво по експлуатації АОТГ 16.00.000 РЕ. МП «Маяк», м. Зміїв, Харківської обл., 1997 p. 2. Патент Російської Федерації №2187766, МПК F24H1/24, опубл. 26.06.2000 p. 13 4595 A-A 14 16 Фіг. 2 Б-Б 11 18 Фіг З Комп'ютерна верстка А. Крулевский Підписне Тираж 37 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 - 42, 01601