Газовий радіаційний нагрівач для опалення приміщень

Изобретение относится к источникам инфракрасного излучения, а именно, к газовым радиационным нагревателям, которые применяются для отопления помещений и могут обеспечить комфортную обстановку в случаях, исключающих применение обычных отопительных средств (при отоплении складов, ангаров для самолетов, спортивных залов, овощных теплиц, автогаражей, птицеферм, различного рода мастерских и т.д.). Такие нагреватели весьма перспективны при сооружении производственных помещений на территориях, где отсутствуют отопительные магистрали, т.к. в этих случаях исключается необходимость сооружения дорогостоящих котельных. При применении обычных (традиционных) средств отопления, например, с помощью паровых (водяных) радиаторов (батарей), устанавливаемых возле стен у пола, перепад температур между потолком и полом достигает 30-32бС, при этом 2/3 объема помещения бесполезно перегревается до 25°С, чтобы в рабочих местах достигалась необходимая температура. Так, если на уровне головы человека температура достигает t6°C, то у потолка - 40-45°С, а на уровне пола - 10 - 12°С, т.е. при значительном бесполезном перерасходе топлива в помещении не достигается теплокомфорт. При отоплении же помещений принудительно подаваемым подогретым воздухом наблюдаются сквозняки и взметание пыли. Более простым, эффективным и экономически выгодным способом передачи тепловой энергии от нагревателя к нагреваемому объекту является лучистый способ. При обогреве помещений с помощью систем лучистого отопления, подвешенных у потолка, происходит излучение тепловой энергии от поверхности нагревателя и отражательного экрана в направлении от потолка к полу. При этом тепловая энергия поглощается полом и стенами помещения, а часть аккумулированного тепла излучается стенами и полом в окружающее пространство. При таком отоплении не происходит бесполезного "скопления теплоты" у потолка, на рабочих местах поддерживается оптимальная температура и создается особое ощущение теплокомфорта. Разность температур между уровнем пола и уровнем головы человека составляет 2-3°С. Если температура на уровне головы достигает 16°С, то на уровне пола - 18-19°С, а у потолка - 20°С. При отоплении помещения с помощью нагревателей лучистого отопления, подвешенных у потолка, не наблюдается сквозняков и взметания пыли, а по сравнению с традиционным конвективным отоплением экономия топлива достигает 68%. Явны преимущества таких нагревателей и с точки зрения пожарной безопасности и гигиены труда. В качестве прототипа выбран газовый нагреватель лучистого отопления фирмы "Кюблер" (ФРГ), включающий корпус радиационного нагревателя, излучающий корпус У-образной формы (двухветвевой), систему розжига и контроля пламени, инжекцион-ное газогорелочное устройство, элемент для подключения электроэнергии, вентилятор, отсасывающий продукты сгорания и создающий разрежение в зоне горения нагревателя, газовый патрубок для подвода газа в горелку, а также отражательный экран (алюминиевый отражатель), цепную подвеску и сменный хомут для крепления подвески. Известная система лучистого отопления обеспечивает заданную температуру в,помещении, работает устойчиво в автоматическом режиме регулирования расхода топлива. Недостатками известного нагревателя является сравнительно небольшая теплообменная (излучающая) поверхность, из-за У-образной формы корпуса, т.е. для обогрева крупных помещений требуется значительное количество таких нагревателей. Кроме того, каждый нагреватель оборудован индивидуальным вентилятором для отсасывания продуктов сгорания и создания разрежения в зоне горения, необходимого для подсоса воздуха при сжигании топлива. Эксплуатация нагревателей фирмы "Кюблер" требует значительного расхода электроэнергии, стоимость их высока, затраты для их ремонта так же значительны, из-за того, что вышедшие из строя элементы нагревателя ремонту не подлежат, для их замены требуется приобретение запасных частей за валюту. Все вышеперечисленное четко показывает, что применение известных газовых радиационных нагревателей фирмы "Кюблер" в широких масштабах затруднительно. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования газового радиационного нагревателя для отопления помещений, в котором благодаря увеличению излучающей поверхности корпуса нагревателя, экспериментально выбранных соотношений его конструктивных элементов, и несмотря на исключение из конструкции индивидуального вентилятора для отсасывания продуктов сгорания увеличивается удельнаятепловая мощность, создается разрежение в зоне горения, обеспечиваются условия для формирования факела необходимой длины и его стабилизации в зоне горения, достигается полное сжигание топлива при минимальном коэффициенте избытка воздуха, снижаются затраты электроэнергии, упрощается конструкция нагревателя. При использовании нагревателя заявляемой конструкции обеспечиваются высокие теплокомфортные условия на рабочих местах в производственных помещениях различного назначения. Кроме того, стоимость такого нагревателя значительно ниже, а ремонтоспособность и устойчивость в работе выше. Заявляемый газовый радиационный нагреватель для отопления помещений, включающий излучающий корпус, в котором размещены инжекционная газовая горелка с системой розжига и контроля пламени, а также отражательный экран и патрубок для отвода продуктов сгорания, также содержит вытяжную трубу, соосно соединенную с патрубком для отвода продуктов сгорания, излучающий корпус нагревателя выполнен ГПобразной формы из труб разного диаметра, причем отношение рабочей длины излучающего корпуса к длине вытяжной трубы составляет 2,5 - 3,0, к внутреннему диаметру центральной ветви самого корпуса - 25-30, отношение суммарной площади проходных сечений двух боковых ветвей излучающего корпуса к площади πроходного сечения его центральной ветви равно 1,1-1,2, а сама центральная ветвь закрыта заглушкой с отверстиями. Заявляемое техническое решение в совокупности существенных признаков доот-личительной и отличительной частей формулы изобретения обеспечивает создание газового радиационного нагревателя, имеющего развитую теплообменную поверхность (повышается излучающая способность нагревателя), т.е. достигается более равномерный обогрев помещений, а, следовательно, более комфортабельные температурные условия в них при использовании меньшего количества нагревателей. Кроме того, отсутствие вентилятора значительно упрощает конструкцию устройства, снижает его энергоемкость и себестоимость. Использование таких нагревателей обеспечивает практически полное сжигание топлива в широких пределах автоматического регулирования расхода топлива в многочисленных индивидуальных вариантах их использования, в соответствии с технологическими потребностями производства. Представленные чертежи, описание изобретения, примеры реализации нагревателя раскрывают сущность изобретения, его применимость. На фиг. 1 показан газовый радиационный нагреватель, общий вид; на фиг. 2 -поперечное сечение нагревателя, разрез по А-А; на фиг.3 - общий вид устройства в аксонометрии; на фиг. 4 - излучающий корпус нагревателя; на фиг. 5 - поперечное сечение корпуса нагревателя, разрез по Б-Б. Газовый радиационный нагреватель для отопления поміщений (фиг.1, 2) содержит трубчатый корпус ГПобразной формы", образованный жестко соединенными между собой двумя боковыми ветвями 1, центральной ветвью 2 и перепускным коллектором 3, к торцу ветви 2 жестко присоединена расположенная с ней соосно заглушка 4, в которой выполнены отверстия 5 для подачи воздуха в инжекционную газовую горелку '6. К торцу горелки 6 жестко присоединен установочный футляр 7, в котором размещена система розжига и контроля пламени. К футляру 7 присоединен патрубок 8 для подвода газа в горелку 6-й контакт 9 для подвода электроэнергии к системе розжига и контроля пламени, расположенной в футляре 7. К выходным торцам боковых ветвей 1 для отвода продуктов сгорания жестко присоединен патрубок 10, с которым соединена вытяжная труба 11. Сверху нагревателя соосно с ветвями 1 и 2 по всей их длине расположен отражательный экран 12, к которому жестко присоединен хомут 13. Для подвески нагревателя в рабочее положение к хомуту 13 присоединены цепи 14. Работа газового радиационного нагревателя заключается в следующем. После включения системы розжига и контроля пламени путем подачи электроэнергии через контакт 9, подают в горелку 6 газ через патрубок 8. Воздух, необходимый для сжигания газа, поступает в горелку 6 через отверстия 5 заглушки 4 за счет тяги, создаваемой вытяжной трубой 11, Продукты сгорания из центральной ветви 2 поступают в перепускной коллектор 3, из которого протекают в боковые ветви 1 и далее поступают в патрубок 10, а затем через вытяжную трубу 11 выбрасываются в атмосферу. Нагреватель подвешивают с помощью хомута 13 и цепей 14 (фиг.3). Разогретые ветви 1 и 2 излучающего корпуса нагревателя излучают энергию в направлении к полу помещения. Направленному излучению тепловой энергии в направлении к полу способствует отражательный экран 12. Испытания, проведенные на экспериментальной базе Института газа АН Украины, показали, что использование вытяжной трубы 11, установленной соосно на выходе патрубка 8 для отвода продуктов сгорания, значительно усиливает естественную тягу, создает разрежение в зоне горения, чем обеспечивается принудительная эвакуация продуктов сгорания из зоны горения и подсос атмосферного воздуха через отверстия 5 заглушки 4 в зону горения в количестве необходимом для полного сжигания топлива. Экспериментальные исследования также показали, что наиболее благоприятные условия для подсоса воздуха в зону горения нагревателя достигаются при отношении рабочей длины корпуса нагревателя (Lk) к длине вытяжной трубы (Lтp) равном 2,5-3,0 (фиг. 1,4,5). Установлено также, что при отношении рабочей длины корпуса нагревателя (Lk) к внутреннему диаметру центральной ветви (Д3) корпуса равном 25-30. достигается полное сжигание топлива с равномерным тепловыделением по всей длине ι центральной ветви, а при отношении суммарной площади проходных сечений двух боковых ветвей (F1 + F2) к площади проходного сечения центральной ветви (F3), равном 1,1-1,2, достигается пропорциональное заполнение и равномерный нагрев боковых ветвей по всей их длине продуктами сгорания, перетекающими из центральной ветви. Равномерное распределение температур на поверхности ветвей, более развитая рабочая поверхность корпуса нагревателя благодаря его ГП-образной форме, обеспечивает значительное повышение излучающей способности нагревателя, в результате на рабочих местах в помещении, отапливаемом меньшим количеством нагревателей рассмотренной конструкции, достигается оптимальная температура и особое ощущение теплокомфорта. В таблицах 1-3, приведенных ниже, представлены основные показатели, полученные в процессе испытаний при различных отношениях конструктивных параметров газового радиационного нагревателя. Данные, представленные в таблице 1, получены при различных соотношениях суммарной площади проходных сечений двух боковых ветвей 1 (2F1) корпуса нагревателя к площади проходного сечения его центральной ветви 2(F3) причем остальные отличительные признаки предлагаемого изобретения имели заявляемые значения. В таблице 2 приведены данные, полученные при исследовании нагревателя при различных отношениях рабочей длины корпуса нагревателя (Lk) к внутреннему диаметру центральной ветви 2 (D3), причем остальные отличительные признаки предлагаемого изобретения имели заявляемые значения. В таблице 3 приведены данные, полученные при исследовании нагревателя при различных отношениях рабочей длины корпуса нагревателя (Lk) к длине вытяжной трубы 11 (Lтр.) причем остальные отличительные признаки предлагаемого изобретения имели заявляемые значения. Из таблиц 1,2,3 видно, что наиболее высокие показатели газового радиационного нагревателя достигаются при заявленных отношениях 2F1/F3=1,1 ~ 1.2, Lк/D3~ -25 - 30 и Lk/Lтp - 2,5 - 3.0. В нагреватель поступает оптимальное количество воздуха, необходимое для сжигания газа без сажеобразования, обеспечиваются условия для формирования факела необходимой длины и его стабилизации в зоне горения при минимальном коэффициенте избытка воздуха, достигается равномерный нагрев рабочей поверхности нагревателя, обеспечиваются наиболее высокие теплокомфортные условия на рабочих местах в помещении, обогреваемом нагревателем предлагаемой конструкции при минимальной затрате электроэнергии, т.к. исключается необходимость применения вентилятора для принудительного отсоса продуктов сгорания и создания разрежения в зоне горения, необходимого для подсоса воздуха в нагреватель для сжигания топлива, кроме того, упрощается конструкция нагревателя, повышается излучательная способность нагревателя. В процессе испытаний газового радиационного нагревателя предлагаемой конструкции также установлено, что в случае изменения заявленных отношений в сторону увеличения или уменьшения показатели нагревателя ухудшаются. Сжигание топлива происходит с химическим недожогом и сажеобразованием, наблюдается местный перегрев участков корпуса нагревателя, снижается коэффициент использования топлива, ухудшаются условия обслуживания нагревателя.