Теплогенератор

1. Теплогенератор, який містить корпус, що утворений боковими стінками з трубчастими теплообмінними елементами, відкритими знизу та зверху, передню і задню стінки, перша з яких має дверці для завантаження палива і патрубок вводу повітря, друга - має патрубок відводу димових газів, а внутрішній простір корпуса розділений діафрагмою на топку та камеру допалювання, яка з'єднана з патрубком відводу димових газів та розташованими у ній перфорованими трубками для подачі повітря, який відрізняється тим, що корпус 37024 Розміщення у камері допалювання топочного простору труби, яка примикає до патрубка відводу димових газів, супроводжується технологічними ускладненнями та необхідністю додаткових пристосувань для її кріплення до корпуса, що також підвищує трудомісткість виготовлення пристрою. Наявність єдиної перегородки – діафрагми обумовлює короткий шлях димових газів у топочному просторі пристрою. Димові гази через зазор між діафрагмою та задньою стінкою корпуса проходять до камери допалювання і рухаються між трубою та боковими стінками, а тоді через трубу і через патрубок виходять у повітря. Продукти неповного згорання палива, які містять димові гази, допалюються здебільшого в зоні виходу газів із зазору. Оскільки швидкість витікання газів із зазору є достатньо великою, продукти неповного згорання не встигають згоряти і разом із димовими газами виходять у атмосферу. Крім цього, димові гази проходять надто короткий шлях, залишають камеру допалювання з високою температурою, внаслідок чого мають місце великі втрати теплової енергії. Все це приводить до зниження ККД теплогенератора. Розташування у топочному просторі діафрагми щільно до бокових стінок корпуса сприяє утворенню замкненого об'єму у топці, яка з'єднана з камерою допалювання за допомогою зазору між заднім її кінцем та задньою стінкою корпусу. У такому випадку повітря, яке подають у топку, набуває направленого, наскрізного характеру і орієнтується в напрямку вищевказаного зазору. У топці утворюються застійні зони, в яких процес спалення палива здійснюється при дефіциті кисню з утворенням великої кількості продуктів неповного спалення палива, порушується стабільність процесу горіння і, як наслідок, знижується ККД теплогенератора. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення конструкції теплогенератора, у якому нове виконання деяких з його вузлів, уведення додаткових елементів та нових зв'язків між ними, забезпечує збільшення ефективності перетворення у пристрої енергію палива у конвекційний потік теплого повітря, а також спрощення технології складальних робіт, за рахунок чого підвищується ККД теплогенератора і знижується трудомісткість його виготовлення. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому теплогенераторі, який містить корпус, що утворений боковими стінками з трубчастими теплообмінними елементами, відкритими знизу та зверху, передню і задню стінки, перша з яких має дверці для завантаження палива і патрубок уводу повітря, друга має патрубок відводу димових газів, а внутрішній простір корпусу розподілений діафрагмою на топку та камеру допалювання, яка з'єднана з патрубком відводу димових газів та розташованими у ній перфорованими трубками для подачі повітря, новим, згідно з винаходом, є те, що корпус теплогенератора виконаний у формі тригранної призми. При цьому дві грані, які є боковими стінками корпусу, утворені трубчастими теплообмінними елементами, що з'єднані між собою. Діафрагма установлена у внутрішньому просторі корпуса із зазором між його боковими стінками, а у камері допалювання розміщені принаймні три перегородки. Кожна з перегородок закріплена по черзі до задньої або передньої стінок відповідно і має довжину, меншу за довжину корпуса. Близько вільного кінця першої перегородки установлені дві додаткові перфоровані трубки. У трубках отвори виконані у два ряди уздовж поздовжньої осі трубки і розміщені у шаховому порядку. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак винаходу та технічним результатом, що досягається, є таким. Виконання корпуса теплогенератора у формі тригранної призми у сукупності з іншими суттєвими ознаками забезпечує оптимальну конструкцію пристрою, у якому реалізується максимальний процес спалювання палива та максимальна передача конвекційної енергії палива через теплообмінні поверхні. Це сприяє підвищенню ККД пристрою. Теплообмінними елементами є прямі відрізки труб, з'єднані між собою металевими смугами по їх зовнішній поверхні. Труби стикуються верхніми кінцями і утворюють бокову поверхню корпуса. Таке виконання елементів відповідає вимогам формування каналів з найменшим гідравлічним опором для проходження нагрітого повітря і прискорення його витікання з каналів. Крім цього, розміщення більшості елементів у топочному просторі сприяє посиленню конвекції у теплообмінних каналах, збільшенню ефективності перетворення енергії палива у конвекційний потік енергії теплого повітря, що значно підвищує ККД теплогенератора. Розміщення діафрагми у внутрішньому просторі корпуса із зазором між його боковими стінками сприяє рівномірному розподіленню повітря по об'єму топки, інтенсифікації процесу горіння палива, що забезпечує повніше спалення палива та підвищення теплопередачі теплогенератора. Установка у камері допалювання трьох перегородок, довжина кожної з яких менша за довжину корпусу, формує чотири камери лабіринтного типу. Між камерами утворюється суцільний канал для проходження димових газів, які витікають із топки і рухаються до випускного патрубка. При цьому довжина шляху проходження димових газів у камері допалювання складає 4-5-разову довжину топки. У першій камері між діафрагмою та першою перегородкою відбувається часткове допалювання продуктів неповного згоряння палива, а в другій камері - між першою і другою перегородками здійснюється повне їх допалювання. Потім гарячі димові гази рухаються через третю та четверту камери, максимально віддають тепло, яке нагріває передню та задню стінки корпуса, а також поверхні теплообмінних елементів. Таким чином, у камері допалювання досягається максимальна передача тепла газоподібних продуктів згоряння завдяки повному їх допалюванню, а також збільшенню часу їхнього контакту з теплообмінною поверхнею. Все це приводить до підвищення ефективності перетворювання енергії спаленого палива у конвекційний потік теплого повітря, що забезпечує підвищення ККД теплогенератора. Установка додаткових перфорованих трубок на початку другої камери сприяє повному допалю 2 37024 ванню продуктів спалення палива та підвищенню тепловіддачі в навколишнє середовище. Дослідним шляхом було встановлено, що виконання отворів уздовж трубок у два ряди і розміщення їх у шаховому порядку забезпечує рівномірну подачу додаткового повітря у зону допалювання, що також підвищує тепловіддачу. Установка у камері допалювання перегородок менш за три не забезпечує повного згоряння продуктів неповного спалювання палива внаслідок малого часу знаходження їх у камері. На фіг. 1 показаний теплогенератор, поздовжній розріз; на фіг. 2 - вигляд по стрілці А на фіг. 1; на фіг. 3 - розріз Б-Б на фіг. 2, повернено; на фіг. 4 - вигляд по стрілці В на фіг. 2, повернено. Теплогенератор містить корпус, виконаний у формі тригранної рівносторонньої призми, у якій на її передній стінці 1, що відповідає одній з основ призми, розміщено дверцята 2 для завантаження палива, а також патрубок 3 для регулювання уводу повітря із заслінкою 4. На задній стінці 5, що відповідає другій основі призми, розміщений патрубок 6 відводу димових газів із заслінкою 7. Дві, відповідно 8, 9, грані призми, які утворюють бокову поверхню корпуса теплогенератора, сформовані трубчастими теплообмінними елементами 10 і з'єднаними між собою металевими смугами 11. Елементи 10 виконані з прямолінійних відрізків металевих труб і мають квадратний або круглий переріз. Кут при вершині двох рівних граней складає 45°С і може змінюватися у межах 45-90°С, залежно від місця установки пристрою. У внутрішньому просторі корпуса розміщена діафрагма 12, яка розподіляє вказаний простір та топку 13 і камеру 14 допалювання димових газів, що з'єднуються між собою з боку задньої стінки 5. Діафрагма 12 закріплена до передньої стінки 1 і установлена із щілиною 15 до бокових стінок 8 і 9, що дорівнює 2-3 мм. У камері 4 допалювання розміщені три перегородки 16, 17, 18 відповідно, які виконані із тонколистової сталі. Довжина кожної із перегородок 16, 17, 18 складає 0,8-0,9 довжини топки. Перегородка 16 примикає до задньої стінки 5 теплогенератора, перегородка 17 - до передньої стінки 1 і перегородка 18 - до задньої стінки 5. Між діафрагмою 12 та перегородками 16, 17, 18 утворюються чотири камери (І-IV), які формують наскрізний канал для виходу газів у напрямку патрубка 6 відводу їх до атмосфери. У камері 14 допалювання над вільними кінцями діафрагми 12 і перегородкою 16 установлені перфоровані трубки 19, 20 подачі додаткового по повітря для допалювання димових газів. Уздовж трубок 19, 20 виконані отвори 21, які розташовані у рядах у шаховому порядку. Радіальний зсув отворів у рядах складає 45-60. Теплогенератор споряджений екранами 22, 23, 24, установленими на бокових 8, 9, передній 1 і задній 5 стінках теплогенератора відповідно. Теплогенератор працює таким чином. Установлюють теплогенератор на горизонтальну площадку, відкривають дверці 2 і завантажують у топку 13 тверде паливо, наприклад дрова, деревні відходи та інше. Патрубки 3, 6 установлюють у максимальне відкрите положення і підпалюють паливо. Режим оптимального горіння підбирають експериментально за допомогою заслінок 4, 7 залежно від типу і якості палива. У процесі горіння палива димові гази, які утворилися в топці 13, через зазор 15 між діафрагмою 12 і задньою стінкою 5 попадають до камери 14 допалювання. Далі вони проходять через канал, який утворений діафрагмою 12 і перегородками 16, 17, 18 та боковими стінками 8, 9 і відходять у атмосферу через патрубок 6. Під час руху газів через отвори 21 у трубках 19, 20 подають додаткове повітря для допалювання компонентів неповного спалення палива. У першій камері (І) між діафрагмою 12 і першою перегородкою 16 відбувається часткове допалювання компонентів, а у другій камері (II) між першою 16 і другою 17 перегородками здійснюється повне допалювання вуглецевих компонентів димових газів. У процесі згоряння палива нагріваються стінки 1, 5, а також теплообмінні елементи 10 і екрани 22, 23, 24. При цьому повітря, яке знаходиться у елементах, нагрівається і внаслідок конвекційних сил виходить у приміщення. Одночасно холодне або менш нагріте повітря надходить до полості теплообмінних елементів 10 з боку їх протилежних кінців. Таким чином відбувається постійний нагрів повітря у полостях елементів 10 з подачею його в приміщення. 3 37024 Фіг. 1 Фіг. 2 4 37024 Фіг. 3 Фіг. 4 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5