Теплообмінник для вилучення тепла із топкових газів

Реферат: Винахід стосується вилучення теплової енергії з топкових газів. Теплообмінник містить корпус з рідинною оболонкою, закритий зверху фланцем, який утворює дно розширювальної ємності. Внизу корпус має вхідний отвір, а також димар. Для підвищення ефективності розділення топкових газів на високотемпературні і низькотемпературні, а також підвищення теплопродуктивності і коефіцієнта корисної дії (ККД), у вхідному отворі корпусу теплообмінника розміщена L-подібної форми перегородка, яка виготовлена із легованого металу або з рідинною оболонкою, котра перекриває у корпусі до 0,35 ширини його вхідного отвору, при цьому вона ділить внутрішній об'єм корпусу на Г-подібну ділянку для високотемпературних газів, розміщену по вертикалі над вхідним отвором у корпусі і по UA 114000 C2 (12) UA 114000 C2 горизонталі під фланцем, і на вертикальну ділянку для низькотемпературних газів, розміщену над димарем. Окрім цього, для можливості отримання тепла від низькотемпературних димових парів і сажі, димар з'єднаний з додатковим теплообмінником, який пересікається усередині нахиленими до горизонталі під кутом 40-60° металевими сітками, котрий виконаний зі збірником конденсату і з гідрозатвором для його видалення, при цьому отвори входу і виходу з нього газів розміщені внизу над збірником конденсату. UA 114000 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до способів одержання тепла із топкових газів при використанні їх низької питомої ваги. Відомий спосіб і генератор для одержання тепла з елементарних часток (варіанти), в яких використовується низька питома вага топкових газів відносно до низькотемпературних газів. Одним із варіантів теплообмінника є вертикальний корпус з рідинною оболонкою, закритий зверху фланцем, над яким розміщена розширювальна ємність з парозбірником і парогоном, вхідний отвір для топкових газів і розміщений внизу у боковій частині корпусу димар [1]. Недоліком роботи цього винаходу є низька ефективність розділу топкових газів у корпусі на високотемпературні і низькотемпературні гази, що зменшує теплопродуктивність і коефіцієнт корисної дії (ККД) теплообмінника. Пропонований перший варіант винаходу відрізняється тим, що для підвищення ефективності розділу топкових газів на високотемпературні і низькотемпературні (за рахунок яких передбачається підняти теплопродуктивність і ККД), у вхідному отворі корпусу розміщена L-подібної форми перегородка, яка виготовлена із легованого металу або з рідинною оболонкою, котра перекриває у корпусі до 0,35 ширини його вхідного отвору, при цьому вона ділить внутрішній об'єм корпусу на Г-подібну ділянку для високотемпературних газів, розміщену по вертикалі над вхідним отвором у корпусі і по горизонталі під фланцем, і на вертикальну ділянку для низькотемпературних газів, розміщену над димарем. Для можливості отримання тепла від низькотемпературних димових парів і сажі, і одержання додаткових теплопродуктивності і ККД, у другому варіанті винаходу димар з'єднаний з додатковим теплообмінником, який передбачає затримання газів, і пересікається всередині нахиленими до горизонталі під кутом 40-60° металевими сітками, котрий виконаний зі збірником конденсату і з гідрозатвором для його видалення, при цьому отвори входу і виходу з додаткового теплообмінника відпрацьованих газів розміщені внизу над збірником конденсату. На фіг. 1 показано загальний вигляд теплообмінників для використання їх як побутових конвекторів і/або як нагрівачів для рідинного опалення, в яких враховані недоліки попередньо приведеної конструкції [1]; на фіг. 2 – розріз за А-А на фіг. 1; на фіг. 3 приведено розміщення пропонованого додаткового теплообмінника (по другому варіанту) на цегляному нагрівачу (конвекторі), який використовується сільськими споживачами. Приведений на фіг. 1 і 2 теплообмінник містить вертикальний корпус 1, закритий зверху фланцем 2 з рідинною оболонкою 3 і розширювальною рідинною ємністю 4 з парозбірником 5 і парогоном 6, направленим під фланець 2 і/або у димар 7, розміщений збоку, внизу корпусу 1. Вхідний отвір 8 для топкових газів розміщений також внизу у торці корпусу 1 над топкою 9 з дверцями 10 для її обслуговування. Для підвищення ефективності розділу топкових газів на високотемпературні і низькотемпературні, а також підвищення теплопродуктивності і ККД над топкою 9 у вхідному отворі 8 корпусу 1 розміщена L-подібної форми перегородка 11, яка виготовлена із легованого металу або з рідинною оболонкою, котра перекриває у корпусі 1 до 0,35 ширини його вхідного отвору 8, при цьому перегородка 11 ділить внутрішній об'єм корпусу 1 на Г-подібну ділянку 12 для високотемпературних газів, розміщену по вертикалі над вхідним отвором 8 у корпусі 1 і по горизонталі під фланцем 2, і на вертикальну ділянку 13 для низькотемпературних газів, розміщену над димарем 7. Розширювальна рідинна ємність 4 має заливний патрубок 23, переливний патрубок 24, патрубок контролю рівня рідини 25. Для можливості рідинного опалення багатокімнатного житла радіаторною системою теплообмінник з'єднується з нею патрубками 26 і 27 для холодної і гарячої рідини. Для поліпшення теплообмінних умов патрубок 26 розміщено біля димаря 7. Для зменшення кількості радіаторів теплообмінник доцільно розміщувати у житлі на перехресті простінків або в перестінку, для використання виступаючих поверхонь теплообмінника як радіаторів (конвекторів). Для можливості отримання тепла від низькотемпературних димових парів і сажі, і одержання додаткових теплопродуктивності і ККД (по другому варіанту винаходу), димар 7 з'єднаний з додатковим теплообмінником 15, який пересікається усередині нахиленими до горизонталі під кутом 40-60° металевими сітками 16, котрий виконаний зі збірником конденсату 17 і з гідрозатвором 18 для його видалення, при цьому отвори 14 і 19 входу і виходу з додаткового теплообмінника 15 газів у додатковий димар 20 розміщені внизу над збірником конденсату 17. Для збільшення теплообмінних поверхонь додатковий теплообмінник 15 розміщений на корпусі 1 з зазором 21. Для можливості очистки внутрішніх поверхонь додаткового теплообмінника 15 передбачена кришка 22. 1 UA 114000 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Приведені на фіг. 1 і 2 теплообмінники працюють наступним чином. Високотемпературні гази, незалежно від їх походження, із топки 9 через вхідний отвір 8 піднімаються безперервно по Г-подібній ділянці 12 у корпусі 1 до фланця 2, в результаті чого рідина нагрівається газами у рідинній оболонці 3 і розширювальній ємності 4. У міру віддачі тепла більш високотемпературні гази на усіх теплообмінних ділянках витісняють низькотемпературні гази вниз, котрі продовжують віддавати залишки тепла рідинній оболонці корпусу 1. З правої сторони від перегородки 11, на вертикальній ділянці 13, низькотемпературні гази опускаючись вниз продовжують віддавати своє тепло рідинний оболонці 3, яка біля димаря 7 постійно поновлюється через патрубок 26 рідиною, остиглою у радіаторах системи рідинного опалення. При цьому нагріта рідина з розширювальної рідинної ємності 4 видаляється через патрубок 27 в нагрівальну систему приміщення. У випадку суттєвого підняття температури в ємності 4 пари рідини з парозбірника 5 по парогону 6 виходять під фланець 2 і/або у димар 7, котрі сприяють утворенню конденсату на окремих ділянках додаткового теплообмінника 15 для очистки його від сажі. У другому варіанті винаходу гази з димаря 7 заходять у додатковий теплообмінник 15, в якому температура завжди нижча температури газів, котрі виходять з димаря 7. Завдяки цьому свіжі низькотемпературні пари газів у додатковому теплообміннику 15 підіймаються вгору, де пересікаються металевими сітками 16, котрі сприяють конденсації парів і сажі, і, стікаючи по металевих сітках і вертикальних стінках додаткового теплообмінника вниз, накопичуються у збірнику 17 для конденсату, з якого видаляються через зигзагоподібний гідрозатвор 18. Зовнішня поверхня додаткового теплообмінника 15 є активним додатковим радіатором за рахунок димових газів. Залишки газів, котрі максимально віддали своє тепло, витісняються у додатковому теплообміннику 15 свіжими низькотемпературними газами з меншою питомою вагою, що виходять з димаря 7, в результаті чого відпрацьовані остиглі гази, які мають високу питому вагу, опускаються до збірника 17 конденсату і через отвір 19 і додатковий димар 20 витісняться в атмосферу теплими газами. На фіг. 3 показано розміщення додаткового теплообмінника 15 (який приведений на фіг. 1 і 2), котрий пропонується для використання його і на існуючих цегляних теплообмінниках у побуті приватного сектора. Цегляний побутовий теплообмінник (фіг. 3) містить корпус 1 зі вхідним отвором для топкових газів, розміщений внизу у торці корпусу над топкою з дверцями, а також фланець з заглушкою на існуючому димарі, взамін якого у протилежному кінці від топки розміщений внизу димар 7, з'єднаний з додатковим теплообмінником 15 для низькотемпературних газів, при цьому додатковий димар 20 його з'єднується з димарем над цегляним теплообмінником. Оскільки конструкція і робота додаткового теплообмінника 15 повністю приведена сумісно з роботою теплообмінника по першому варіанту, показаному на фіг. 1 і 2, то опис конструкції додаткового теплообмінника 15 і його роботу на цегляному теплообміннику повторювати недоцільно. На будь-якій конструкції додатковий теплообмінник 15 буде сприяти отриманню додаткового тепла, конденсації парів і зменшенню шкідливих димових газів. Приведені варіанти винаходів направлені на захист Природи і Людства від енергетичної і екологічної криз. Джерела інформації: 1. UA a200613552, F25В 29/00, 10.05.2007, № 6. 45 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Теплообмінник для вилучення тепла із топкових газів, що містить вертикальний корпус, закритий зверху фланцем, з рідинною оболонкою і розширювальною ємністю, з парозбірником, парогоном і вхідним отвором для топкових газів, розміщеним внизу у торці корпусу над топкою, і димар, розміщений внизу у боковій частині корпусу, який відрізняється тим, що для підвищення ефективності розділу топкових газів на високотемпературні і низькотемпературні, а також підвищення теплопродуктивності і коефіцієнта корисної дії (ККД) у вхідному отворі корпусу розміщена L-подібної форми перегородка, яка виготовлена із легованого металу або з рідинною оболонкою, котра перекриває у корпусі до 0,35 ширини його вхідного отвору, при цьому вона ділить внутрішній об'єм корпусу на Г-подібну ділянку для високотемпературних газів, розміщену по вертикалі над вхідним отвором у корпусі і по горизонталі під фланцем, і на вертикальну ділянку для низькотемпературних газів, розміщену над димарем. 2. Теплообмінник за п. 1, який відрізняється тим, що для можливості отримання тепла від низькотемпературних димових парів і сажі і одержання додаткових теплопродуктивності і ККД, 2 UA 114000 C2 димар з'єднаний з додатковим теплообмінником, який пересікається усередині нахиленими до горизонталі під кутом 40-60° металевими сітками, котрий виконаний зі збірником конденсату і з гідрозатвором для видалення конденсату, при цьому отвори входу і виходу з теплообмінника газів розміщені внизу над збірником конденсату. 3 UA 114000 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4