Повітронагрівач

1. Повітронагрівач, що містить повітряний короб, що має вхідну та ви хідну повітряні камери, в якому розміщені газоходи, які містять топку у вигляді жарової труби, яка приєднана до патрубка пальника, щонайменше два поворотних газоходи, щонайменше два конвективних пакети у вигляді пучка димогарних тр уб, причому жарова труба та перший поворотний газохід оточені повітряними каналами з проміжними теплопоглинаючими екранами, при цьому вхід першого конвективного пакета додатково містить відокремлений пучок з коротких димогарних тр уб та окремий канал для подачі повітря до цього пучка, крім того, в повітряному C2 2 (19) 1 3 84734 яких виштамповані окремі канали для проходження газів і повітря, корпус (кожух). Топка розташована над конвективним пакетом, повітря на нагрівання подається вентилятором з паралельним проходженням через повітряний тракт жарової труби і конвективного пакету ["Обігрівачі THERMOBILE", Каталог з інформацією про вироби сезону 2000-2001р., м. Бреда, Голландія, 2001р.]. Недоліками цього аналогу є підвищена нерівномірність нагріву повітря, низькі швидкості його руху та мала придатність для нагріву повітря до високих температур, необхідних у те хнологічних сушильних процесах, що також обумовлює недостатню економічність. В якості прототипу обрано повітронагрівач, що містить повітряний короб з вхідною та вихідною повітряними камерами, в якому розміщені газоходи, в які включені топка у вигляді жарової труби з патрубком для пальника, щонайменше два поворотних газоходи, щонайменше два конвективних пакета, кожний у вигляді пучка димогарних труб, при чому жарова труба та перший поворотний газохід оточені повітряними каналами із проміжними теплопоглинаючими екранами, при цьому вхід першого конвективного пакету додатково містить відокремлений пучок із коротких димогарних труб та окремий канал для подачі повітря до цього пучка, крім того в повітряному коробі встановлені димохід та поперечно по відношенню до подовжньої осі повітронагрівача трубна дошка, на яку спираються жарова труба, поворотна камера та перший пучок димогарних тр уб [Патент України №74301, бюл. №11/2005]. Така конструкція дозволяє ефективно здійснювати нагрівання повітря за змішаною схемою руху повітря та продуктів згоряння до температури повітря, близької до 200°С. Вона забезпечує при підігріві до підвищеної температури глибоке охолодження димових газів, ефективне охолодження високонапружених поверхонь нагріву до допустимого рівня температур для матеріалу та запобігає конденсації водяної пари в продуктах згоряння. Разом з тим, з'єднання в суцільну конструкцію частин теплогенератора: жарової труби, екранів та зовнішнього повітряного короба, кожна з яких характеризується суттєво різними температурами, призводить до різних теплових подовжень, та як наслідок цього до значних термічних напружень і скорочення терміну служби теплогенератора. Виконання внутрішніх повітряних каналів між поверхнями нагріву і екранами, а також зовнішніх каналів між екранами та повітряними коробами рівної ширини призводить до нерівномірного нагріву повітря в каналах та до підвищення температури радіаційних поверхонь нагріву. Це обумовлює недостатню надійність повітронагрівача, зменшує його довговічність, що призводить до зменшення економічної ефективності, що є недоліком прототипа. В основу винаходу поставлено задачу підвищити економічну ефективність повітронагрівача, створити повітронагрівач з високою температурою нагріву повітря, в якому шляхом введення нових елементів та організації системи вільних взаємних теплових подовжень, підвищується рівномірний нагрів повітря в повітряних каналах. Це призво 4 дить до підвищення надійності і довговічності повітронагрівача та загалом до підвищення його економічності. Поставлена задача вирішується тим, що у повітронагрівачу - прототипі, який містить повітряний короб з вхідною та вихідною повітряними камерами, в якому розміщені газоходи, в які включені топка у вигляді жарової труби, яка з'єднана з патрубком пальника, щонайменше два поворотних газоходи, щонайменше два конвективних пакета, кожний з яких у вигляді пучка димогарних труб, при чому жарова труба та перший поворотний газохід оточені повітряними каналами з проміжними теплопоглинаючими екранами, при цьому вхід першого конвективного пакета додатково містить відокремлений пучок з коротких димогарних труб та окремий канал для подачі повітря до цього пучка, крім того в повітряному коробі встановлені димохід та по відношенню до подовжньої осі теплогенератора поперечна трубна дошка, на яку спираються жарова труба, поворотна камера та перший пучок димогарних тр уб, згідно з винаходом, нижня кромка поперечної трубної дошки встановлена на спеціальній опорі, проміжні теплопоглинаючі екрани встановлені на фіксованих відстанях, щонайменше, 20мм від поверхонь нагріву без торкання до них та згадані екрани з'єднані додатково встановленими фіксуючими скобами із стінками повітряних коробів жарової труби та поворотної камери, при цьому відстань між скобами визначається необхідною жорсткістю конструкції, крім того між патрубком пальника та жаровою трубою встановлена гнучка мембрана. Крім того, поставлена задача досягається тим, що у заявленому повітронагрівачеві поперечна трубна дошка виконана з компенсатором теплових подовжень, в якому встановлені внутрішнє ребро, зовнішня перегородка та ущільнюючі накладки, при цьому внутрішнє ребро приварене до поверхонь нагріву, а зовнішня перегородка встановлена з зазором по відношенню до внутрішнього ребра. Також поставлена задача досягається тим, що у заявленому повітронагрівачеві повітряні канали між поверхнями нагріву та проміжними теплопоглинаючими екранами виконано збільшеними, щонайменше в 1,5 рази, порівняно з повітряними каналами між проміжними теплопоглинаючими екраном та стінками повітряного короба. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 наведено подовжній переріз повітронагрівача; на Фіг.2 наведено перетин по А та перетин по Б Фіг.1; на Фіг.3 наведено компенсатор подовжень трубної дошки. Повітронагрівач містить повітряний короб 1, вхідн у повітряну камеру 2, вихідну повітряну камеру 3, топку-жарову тр убу 4, патрубок для пальника 5, поворотну камеру 6 з жарової труби 4 для продуктів згоряння між жаровою трубою 4 і першим конвективним пакетом 7, поворотну камеру 8 для продуктів згоряння між першим 7 та другим 9 конвективними пакетами, повітряний канал 10, який розділений проміжними теплопоглинаючими екранами 11 на внутрішню частину повітряного каналу 12 та зовнішню частину повітряного каналу 13, відокремлений пучок 14 з коротких димогарних 5 84734 труб на вході першого конвективного пакету 7, окремий канал для подачі повітря 15, поперечну трубн у дошку 16, яка спирається на спеціальну опору 17. Також повітронагрівач містить фіксуючі скоби 18, гнучку мембрану 19, компенсатор подовжень трубної дошки (І) 20, який складається з внутрішнього ребра 21, привареного до нагрітих поверхонь зовнішньої перегородки 22, встановленої з зазором для вільного розширення 23 внутрішнього ребра 21 по відношенню до зовнішньої перегородки 22 та ущільнюючих накладок 23. Жарова труба 4 з'єднується з патрубком пальника 5 гнучкою мембраною 19. Внутрішня частина повітряного каналу 12 між поверхнями нагріву жарової труби 4 і поворотної камери 6 та проміжними теплопоглинаючими екранами 11 виконана збільшеною, щонайменше в 1,5 рази, порівняно з зовнішньою частиною повітряного каналу 13 між проміжними теплопоглинаючими екранами 11 та стінками повітряного короба 1. Вентилятор (на фігурах не показаний) для подачі повітря на нагрівання, під'єднаний до вхідної повітряної камери 2. Повітронагрівач працює наступним чином. Вмикають вентилятор, налагоджують необхідну витрату повітря, яке подають до вхідної повітряної камери 2, вмикають пальник. Гази, що утворилися в процесі спалювання палива в топці - жаровій трубі 4, проходять в поворотну камеру 6 між жаровою трубою 4 та першим конвективним пакетом 7, далі – в тр уби відокремленого пучка 14, труби першого конвективного пакету 7, в поворотну камеру 8 між першим 7 та другим 9 конвективними пакетами, потім в труби др угого конвективного пакету 9 та у ви хідний димохід 25, звідки вони потрапляють у димову тр убу (на Фіг. не показана). Найбільш нагріті частини повітронагрівача жарова труба 4, поворотна камера 6 з жарової труби 4 і перший конвективнй пакет 7 спираються через поперечну трубну до шку 16 на спеціальну опору 17, на якій вони зафіксовані від подовжніх зміщень. Компенсатор теплових подовжень трубної дошки 20, виконаний по контуру поперечної трубної дошки 16, забезпечує вільне розширення нагрітих поверхонь по відношенню до зовнішніх, більш холодних частин. Це обумовлює можливість такого розширення в поперечному напрямі як по горизонталі, так і по вертикалі. Вільне розширення бокової поверхні жарової труби 4 і поворотної камери 6 з жарової труби 4 забезпечено тим, що зовнішні стінки коробів жарової труби 4 і поворотної камери 6 з жарової труби 4 та проміжні теплопоглинаючі екрани 11 з'єднані в жорсткі конструкції та встановлені на фіксованих відстанях від поверхонь нагріву без торкання до них. Подовжнє роз 6 ширення жарової труби 4, яка спирається на патрубок пальника 5, забезпечено завдяки наявності гнучкої мембрани 19. Повітря, що проходить через внутрішню частину повітряного каналу 12 та отримує основну частину тепла, нагрівається до тієї ж температури, що і в зовнішній частині повітряного каналу 13. Це забезпечується завдяки тому, що вн утрішня частина повітряного каналу 12 має щонайменше у 1,5 рази більший переріз, ніж зовнішня частина повітряного каналу 13. Винахід забезпечує підвищення надійності конструкції за рахунок того, що жарова труба 4, поворотна камера 6 з жарової труби та перший конвективний пакет 7 спираються по відношенню до подовжньої осі повітронагрівача поперечну трубн у дошк у 16, яка зафіксована від подовжніх зміщень на опорі з можливістю розширення в поперечному напрямі, а зовнішні стінки коробів жарової труби 4 і поворотної камери 5 з жарової труби 4 та проміжні тепло-поглинаючі екрани 11 з'єднані в жорстку конструкцію, яка встановлена на фіксованих відстанях від поверхонь нагріву без торкання до них, поперечна трубна дошка 16 виконана з компенсатором теплових подовжень 20 поперечної трубної дошки 16, який складається з внутрішнього ребра 21, привареного до нагрітих поверхонь зовнішньої перегородки 22, встановленої з зазором для вільного розширення 23 по відношенню до внутрішнього ребра 21, а також з ущільнюючих накладок 24. Ефективність нових технічних рішень підтверджена результатами приймальних випробувань повітронагрівачів ТГ-0,95-200 і ТГ-1,9-200 потужністю відповідно 0,95МВт і 1,9МВт та температурою нагрітого повітря до 200°С, конструкція яких виконана згідно вищенаведеного винаходу. Досягнуто високу економічність (з 91% до 93%) та надійність роботи: при температурі нагрітого повітря 200°С температура найбільш нагрітих частин дорівнювала 600°С, а температура зовнішніх повітряних коробів - 20-200°С і при цьому здійснювалось вільне взаємне подовження нагрітих частин, по відношенню до більш холодних. Температурні циклічні напруження не перевищували допустиму величину 100МПа, надійна робота тепло генераторів підтверджена експлуатаційними випробуваннями протягом 1,5 року в режимі щоденного пуску та з упинки. В порівнянні з повітронагрівачем – прототипом, розрахованим на постійний режим роботи з обмеженою кількістю пусків та зупинок, конструкція що заявляється, забезпечує надійну роботу в режимі щоденного пуску та зупинки. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 84734 8 Підписне Тираж 28 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