ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК F24H1/24 F24H1/28 

Изобретение относится к горячему водоснабжению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства.

Известен водонагреватель, содержащий корпус, состоящий из верхней и нижней емкостей, расположенных друг над другом, снабженных патрубками для подвода и отвода нагреваемой жидкости, расположенную в корпусе и погруженную в последнюю жаровую трубу, выполненную в виде змеевика, состоящего из нижнего и верхнего участков, соединенных между собой перепускным патрубком, расположенным в верхней емкости, причем один конец змеевика подсоединен к горелочному устройству.

Недостатком устройства является то, что значительная часть тепла идет на обогрев корпуса, что существенно снижает КПД устройства.

Целью изобретения является повышение КПД путем снижения потерь тепла и повышения турбулентности отработанной и подогреваемой воды.

Указанная цель достигается тем, что известный водонагреватель, содержащий корпус, состоящий из верхней и нижней емкостей, расположенных друг над другом, снабженных патрубками для подвода и отвода нагреваемой жидкости, расположенную в корпусе и погруженную в последнюю жаровую трубу, выполненную в виде змеевика, состоящего соответственно из нижнего и верхнего участков, соединенных между собой перепускным патрубком, расположенным в верхней емкости, причем один конец змеевика подсоединен к горелочному устройству, верхняя емкость корпуса выполнена в виде конусообразной воронки, сливной патрубок расположен в нижней емкости и выполнен по спирали, имеющей направление закрутки, совпадающее с направлением закрутки верхнего участка змеевика, и противоположное направление закрутки нижнего его участка, при этом верхний патрубок подвода и нижний патрубок отвода нагреваемой жидкости подсоединены к корпусу тангенциально, совпадая с направлением закрутки соответствующих участков змеевика.

Предлагаемая геометрия змеевика и расположение патрубков позволяет более полно использовать силу тяжести и эффект Кориолисова ускорения для организации большей турбулетности отработанной воды у поверхности жаровой трубы.

На фиг.1 изображен предлагаемый водонагреватель, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1 вариант для Южного полушария; на фиг. 4 - то же, вариант для Северного полушария; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.2.

Водонагреватель содержит корпус 1, разделенный конусообразной воронкой 2 на нижнюю 3 и верхнюю 4 емкости. Внутри емкостей 3 и 4 расположена жаровая труба (змеевик), состоящая из верхнего 5 и нижнего 6 участков. Каждый из участков выполнен в виде конической спирали, причем эти спирали при помощи перепускного патрубка 7 соединены вершинами. При помощи перепускного патрубка 7 обеспечивается удобство монтажа и демонтажа жаровой трубы. Конусообразная воронка 2 отделяет верхнюю емкость 4 от нижней емкости 3 и заканчивается выполненным в виде участка спирали сливным патрубком 8, срез которого расположен у наиболее нагретой части нижнего участка 6 жаровой трубы и закручен навстречу ей. Для Северного полушария верхний участок 5 жаровой трубы закручен против часовой стрелки (если смотреть сверху), а нижний участок 6 жаровой трубы - по часовой. Для Южного полушария - наоборот. Таким образом, в любом случае верхний участок 5 и нижний участок 6 жаровой трубы закручены навстречу друг другу. В дальнейшем в описании рассматривается вариант конструкции для Северного полушария.

Верхний (впускной) патрубок 9 подвода нагреваемой жидкости установлен в емкости 4 и направлен тангенциально закрутке верхнего участка 5 жаровой трубы, нижний (выпускной) патрубок 10 отвода нагреваемой жидкости аналогично установлен в емкости 6. Вытяжная труба 11 закреплена на крышке 12, снабженной предохранительным клапаном. Для предотвращения воздушной пробки в нижней емкости 3 смонтирована дренажная труба 13, проходящая через воронку 2. К нижнему участку 6 жаровой трубы подключено горелочное устройство (форсунка) 14 с регулятором 15. Верхний участок 5 и нижний участок 6 жаровой трубы и патрубок 7 снабжены ребрами 16.

Устройство работает следующим образом.

Через впускной патрубок 9 в верхнюю емкость 4 заливается холодная (отработанная) вода. Благодаря размещению впускного патрубка 9 и под действием силы Кориолиса вода закручивается против часовой стрелки 4, обтекая ребра 16 верхнего участка 5 жаровой трубы, вода отбирает тепло от нее и под действием силы тяжести опускается по сливному патрубку 8 вниз к наиболее нагретой части нижнего участка 6 жаровой трубы. Под действием этого же напора вода, закручиваясь против часовой стрелки, устремляется вдоль ребер 16 нижнего участка 6 жаровой трубы, отбирает ее тепло и поднимается вверх за счет подпора и конвекции. Затем горячая вода по выпускному патрубку 10 поступает в сеть к потребителю. За счет активного перемешивания воды она наиболее полно отбирает тепло от поверхности верхнего участка 5 и нижнего участка 6 жаровой трубы. Причем часть тепла, оставшаяся в жаровой трубе, поступает в верхний участок 5 жаровой трубы для предварительного подогрева холодной воды. Отработанный горячий газ выходит в атмосферу по вытяжной трубе 11.

По сравнению с прототипом предлагаемое решение позволяет без дополнительных энергозатрат, только за счет использования природных сил Кориолиса и тяжести, увеличить турбулентность жидкости внутри водонагревателя, что увеличивает съем тепла с жаровой трубы, т.е. повышает КПД устройства.

Использование: в системах горячего водоснабжения. Сущность изобретения: водонагреватель содержит корпус, снабженный верхним и нижним патрубками подвода и отвода нагреваемой жидкости, и жаровой трубой, размещенной внутри него. Корпус состоит из верхней и нижней емкостей, размещенных одна над другой. Жаровая труба выполнена в виде змеевика, состоящего соответственно из верхнего и нижнего участков. Участки змеевика соединены перепускным патрубком, расположенным в верхней емкости. Верхняя емкость корпуса выполнена в виде конусообразной воронки, сливной патрубок которой расположен в нижней емкости корпуса и выполнен по спирали. Направление закрутки сливного патрубка совпадает с направлением закрутки верхнего участка змеевика и противоположно направлению закрутки нижнего участка змеевика. Верхний патрубок подвода и нижний патрубок отвода нагреваемой жидкости подсоединены к корпусу тангенциально, совпадая с направлением закрутки соответствующих участков змеевика. 5 ил.

ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ, содержащий корпус, состоящий из верхней и нижней емкостей, расположенных одна над другой, снабженных патрубками для подвода и отвода нагреваемой жидкости, расположенную в корпусе и погруженную в последнюю жаровую трубу, выполненную в виде змеевика, состоящего соответственно из нижнего и верхнего участков, соединенных между собой перепускным патрубком, расположенным в верхней емкости, причем один конец змеевика подсоединен к горелочному устройству, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, верхняя емкость корпуса выполнена в виде конусообразной воронки, сливной патрубок расположен в нижней емкости и выполнен по спирали, имеющей направление закрутки, совпадающее с направлением закрутки верхнего участка змеевика, и противоположное направлению закрутки нижнего его участка, при этом верхний патрубок подвода и нижний патрубок отвода нагреваемой жидкости подсоединены к корпусу тангенциально совпадая с направлением закрутки соответствующих участков змеевика.