Твердопаливний водогрійний котел “пітра”

Реферат: Твердопаливний водогрійний котел містить корпус із водяною сорочкою, яка призначена для з'єднання із системою водопостачання, водяний контур - теплообмінник, з'єднаний із водяною сорочкою, камеру згоряння, що розташована під водяним контуром - теплообмінником, отвір для завантаження твердого палива, зольник та канали для доступу повітря до камери згоряння і виходу диму. При цьому котел обладнаний додатковим водяним контуром - теплообмінником, з'єднаним з водяною сорочкою і встановленим з можливістю поділу камери згорання на внутрішню і зовнішню зони та утворення у ньому ламінарного потоку води. UA 115477 U (54) ТВЕРДОПАЛИВНИЙ ВОДОГРІЙНИЙ КОТЕЛ "ПІТРА" UA 115477 U UA 115477 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пропонована корисна модель належить до енергетики, зокрема до пристроїв для опалення індивідуальних житлових будинків та/або постачання гарячої води для господарських потреб, переважно, у місцях, де відсутні сучасні джерела тепла, а саме стосується конструкції твердопаливного водогрійного котла. Найбільш близьким до пропонованого рішення за кількістю суттєвих ознак є твердопаливний водогрійний котел, що містить корпус із водяною сорочкою, яка призначена для з'єднання із системою водопостачання, водяний контур - теплообмінник, з'єднаний із водяною сорочкою, камеру згорання, що розташована під водяним контуром - теплообмінником, отвір для завантаження твердого палива, та канали для доступу повітря до камери згорання та виходу диму [Патент на корисну модель № 62409 Україна, МПК (2011.01) F24H1/50; F24B9/00; F24C13/00. Опубл.25.08.2011, бюл. № 16]. Недоліком згаданого котла є втрати теплової енергії під час її передачі з камери згорання до теплообмінника через розсіювання тепла у камері згорання, та часткової передачі тепла через бокові стінки камери згорання у навколишнє середовище, що, як наслідок, призводить до втрат енергоефективності котла і зменшення його коефіцієнта корисної дії (ККД). У основу пропонованої корисної моделі поставлено задачу створення такого твердопаливного водогрійного котла, який би мав більший ККД Поставлена задача вирішується за рахунок створення умов для зменшення розсіювання теплової енергії, та зменшення виходу тепла через бокові стінки камери згорання у навколишнє середовище. Пропонований, як і відомий твердопаливний водогрійний котел, містить корпус із водяною сорочкою, яка призначена для з'єднання із системою водопостачання, водяний контур теплообмінник, з'єднаний із водяною сорочкою, камеру згорання, що розташована під водяним контуром - теплообмінником, отвір для завантаження твердого палива, та канали для доступу повітря до камери згорання та виходу диму, а, відповідно до пропонованої корисної моделі, котел обладнаний додатковим водяним контуром - теплообмінником, з'єднаним з водяною сорочкою і встановленим з можливістю поділу камери згорання на внутрішню і зовнішню зони та утворення у ньому ламінарного потоку води. Особливістю пропонованого котла є і те, що додатковий водяний контур - теплообмінник, виконаний у вигляді похило розташованих під однаковим кутом до основи котла у камері згорання щонайменше двох труб. Ще одною особливістю пропонованого котла є і те, що котел обладнаний другим додатковим водяним контуром - теплообмінником, встановленим у каналі виходу диму. Додатковий водяний контур - теплообмінник, у камері згорання дозволяє суттєво зменшити втрати теплової енергії через її вихід боковими стінками камери згорання у навколишнє середовище за рахунок встановлення на шляху тепла у напрямку бокових стінок додаткового теплообмінника. Автором експериментально визначено оптимальні параметри додаткового теплообмінника, а саме: у його конструкції використані труби з металевого матеріалу діаметром 10-90 мм, розташовані під кутом 20-45° до площини основи котла у камері згорання. Це дозволило відтворити у додатковому теплообміннику практично ламінарний потік води по трубам, які рівномірно нагріваються, не допускаючи виникнення локальних зон застою води, та нерівномірного розподілу температури по трубам, яке б призводило до деформування і, як наслідок, до втрати їх початкової геометрії і руйнування останніх. Обладнання котла другим додатковим водяним контуром - теплообмінником, встановленим у каналі виходу диму дозволяє ще більше підвищити ефективність котла, а, як наслідок, і ККД за рахунок відбору тепла з диму, яке традиційно просто викидають у атмосферу. Суть конструкції пропонованого твердопаливного водогрійного котла пояснюється схематичними кресленнями. На Фіг. 1 показаний загальний вигляд камери згорання. На Фіг. 2 показано вигляд А-А камери згоряння. Пропонований твердопаливний водогрійний котел містить корпус із водяною сорочкою 1, призначеною для з'єднання із системою водопостачання, наприклад з системою опалення /не показано/, водяний контур - теплообмінник 2, з'єднаний із водяною сорочкою 1 та камеру згорання 3. Камера згорання 3 розташована під водяним контуром - теплообмінником 2. Котел має отвір 4 для завантаження твердого палива та канали для доступу повітря /не показано/ до камери згорання 3. Камера згорання 3 має канал 5 для виходу диму. Котел обладнаний додатковим водяним контуром - теплообмінником 6, розташованим безпосередньо у камері згорання 3 та з'єднаним з водяною сорочкою 1. Додатковий водяний контур - теплообмінник 6, ділить камеру згорання 3 на зони - внутрішню 7 і зовнішню - 8. Додатковий водяний контур теплообмінник 6, виготовлений у камері згорання 3 з дев'яти сталевих труб діаметром 50 мм та 1 UA 115477 U 5 10 15 20 25 відстанню між сусідніми трубами у теплообміннику 8-50 мм, розташованих під однаковим кутом приблизно 40° до площини основи котла. Котел містить також другий додатковий водяний контур - теплообмінник 9, встановлений у каналі виходу диму 5 і з'єднаний із водяною сорочкою 1. Котел має також систему вентилів /не показано/, патрубки для заливання та зливу води із системи опалення /не показано/, додатковий бак, призначений для акумулювання теплої води /не показано/, а також пристрої та прилади, що забезпечують безпечну роботу котла, визначення та підтримання температурних режимів /не показано/. Котел забезпечений колосниками і зольником /не показано/, розташованими в камері згорання 3. Пропонований твердопаливний водогрійний котел працює так. Перед початком роботи пропонованого котла камеру згорання 3, а саме внутрішню зону 7 заповнювали твердим паливом, наприклад дровами із порід твердого дерева /не показано/. Після завантаження камери згорання 3 паливним матеріалом, користувач проводив налаштування початкових температурних режимів котла і запалював паливний матеріал у внутрішній зоні 7 камери згорання 3, обмеженій по зовнішньому контуру додатковим водяним контуром теплообмінником 6. Після чого розпочинався процес горіння палива у внутрішній зоні 7 камери згорання 3 і теплообмін із водою у водяному контурі - теплообміннику 2, та у додатковому водяному контурі - теплообміннику 6. Фактично процес горіння відбувався у внутрішній зоні 7 камери згорання 3, а гарячі гази та полум'я проходили і по її зовнішній ділянці 8, що прискорювало нагрівання теплоносія - води - у водяних контурах - теплообмінниках 2 і 6. Дим, який утворювався у процесі горіння, надходив до каналу виходу диму 5, де відбувався теплообмін між гарячим димом і теплоносієм - водою - у другому додатковому водяному контурі - теплообміннику 9. Таким чином використання пропонованого твердопаливного водогрійного котла "ПІТРА" дозволило суттєво зменшити втрати теплової енергії під час її передачі з камери згорання 3 до теплоносія - води - у теплообмінниках 2, 6, 9, що дозволило підвищити ККД пропонованого котла. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 1. Твердопаливний водогрійний котел, що містить корпус із водяною сорочкою, яка призначена для з'єднання із системою водопостачання, водяний контур - теплообмінник, з'єднаний із водяною сорочкою, камеру згоряння, що розташована під водяним контуром - теплообмінником, отвір для завантаження твердого палива, зольник та канали для доступу повітря до камери згоряння і виходу диму, який відрізняється тим, що котел обладнаний додатковим водяним контуром - теплообмінником, з'єднаним з водяною сорочкою і встановленим з можливістю поділу камери згорання на внутрішню і зовнішню зони та утворення у ньому ламінарного потоку води. 2. Твердопаливний водогрійний котел за п. 1, який відрізняється тим, що додатковий водяний контур - теплообмінник, виконаний у вигляді похило розташованих під однаковим кутом до основи котла у камері згоряння щонайменше двох труб. 3. Твердопаливний водогрійний котел за п. 1, який відрізняється тим, що котел обладнаний другим додатковим водяним контуром - теплообмінником, встановленим у каналі виходу диму. 2 UA 115477 U 3 UA 115477 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4