ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 1995 года по МПК F24H1/08 F24H1/16 

Изобретение относится к котлам для отопления и горячего водоснабжения, которые могут быть использованы для теплоснабжения индивидуальных жилых домов, оборудованных системами отопления и горячего водоснабжения.

Известны водогрейные котлы, содержащие снабженные слоем теплоизоляции корпус, обрамляющий подключенную к системе теплопотребления водяную рубашку топки с конвективным газоходом в верхней части, подключенным к газоотводящему патрубку с шибером, причем топка в нижней части снабжена топливосжигающим устройством в виде колосниковой решетки, а в верхней части выполнена с пережимом в виде наклонного охлаждаемого козырька [1]
Указанные котлы удобны при использовании для отопления и горячего водоснабжения индивидуальных жилых домов, так как в процессе эксплуатации легко очищаются от отложений как по газовой, так и по водяной стороне, вследствие несложного доступа как в топку, так и в водяную рубашку из-за прямолинейных стенок и той и другой, что значительно упрощает их ревизию. Кроме того, указанные котлы достаточно просты в изготовлении, так как не требуют сложной оснастки. Однако теплосъем в указанных котлах недостаточно эффективен, так как горячие газы прямолинейно через пережим уходят из топки и не успевают в достаточной степени отдать свое тепло. В водяной рубашке прямолинейное течение воды образует на стенах в зоне топки так называемый пограничный слой, заторможенный поверхностью стенки и экранирующий эффективную теплоотдачу через стенку нагреваемой воде.

Частично указанные недостатки устранены в известных водогрейных котлах, содержащих снабженную слоем теплоизоляции корпус, обрамляющий подключенную к системе теплопотребления водяную рубашку топки с конвективным газоходом в верхней части, подключенным к газоотводящему патрубку с шибером и снабженным конвективной поверхностью нагрева в виде труб, сообщенных верхними и нижними открытыми торцами с полостью рубашки соответственно в зонах выше и ниже этого газохода, причем топка снабжена в нижней части топливосжигающим устройством в виде колосниковой решетки или горелки, в средней направляющей перегородкой, а в верхней пережимом в виде наклонного охлаждаемого козырька, причем перегородка и козырек образуют соответственно с передней и задней стенками топки проемы для прохода газов и придания их ходу зигзагообразного движения, способствующего эффективному омыванию горячими газами стенок водяной рубашки, при этом система теплоснабжения, подключенная к рубашке, предусматривает подсоединенные отопительных приборов, а также потребителей горячей воды на хозяйственные нужды [2]
Водогрейные котлы этого типа не только обладают всеми достоинствами известных котлов, описанных в источнике (1), т. е. простотой изготовления, легким доступом для очистки рубашки в топки, но и частично устраняют недостатки, связанные с теплосъемом введением направляющей перегородки в топке и установкой теплообменных труб в конвективном газоходе, которые с одной стороны снимают дополнительное тепло с газов, проходящих через этот газоход, а с другой стороны обеспечивают циркуляцию воды в зоне этого газохода в рубашке, перекачивая ее из-под нижней части газохода в верхнюю за счет ее нагрева в трубах. Однако данные котлы по-прежнему не решают задачи улучшения теплосъема с наиболее напряженных участков топки (рубашки), а именно с ее боковых и задней стенок, возникающей из-за возникновения на этих стенках со стороны воды так называемого пограничного заторможенного слоя. Кроме того, питание горячей водой отопительных приборов и разбор воды на хозяйственные нужды, носящий периодический характер, вносит нежелательные проблемы в работу системы отопления.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Для решения указанной задачи котел дополнительно снабжен плоскими теплообменными змеевиками, соединенными между собой, а также с системой горячего водоснабжения и установленными в водяной рубашке в зонах ее полостей, примыкающих к боковым и задней стенкам топки.

Отношение ширины соответствующих полостей рубашки к наружному диаметру трубы плоского змеевика может составлять в/d_зм 1,5.3.

На фиг. 1 представлен котел, продольный разрез; на фиг. 2 схема подключения котла к системе отопления и горячего водоснабжения.

Котел содержит снабженный слоем теплоизоляции 1 корпус 2, обрамляющий подключенную к системе отопления 3 водяную рубашку 4 топки 5 с конвективными газоходом 6 в верхней части, подсоединенным к газоотводящему патрубку 7 с шибером 8 и снабженным конвективной поверхностью нагрева в виде овальных труб 9, сообщенных верхними и нижними открытыми торцами с полостью рубашки 4 в зонах соответственно выше и ниже газохода 6. Топка 5 снабжена в нижней части топливосжигающим устройством в виде колосниковой решетки 10 для горелки (на чертеже не показано), в верхней части выполнена с пережимом в виде наклонного охлаждаемого козырька 11, а в средней части топки 5 установлена направляющая перегородка, причем последняя и козырек 11 установлены с образованием соответственно с задней 13 и передней 14 стенками топки 5 проемов 15 и 16 для прохода газов. В полостях рубашки 4, примыкающих к боковым и задней 13 стенкам топки 5 установлены змеевики 17, подключенные к системе 18 горячего водоснабжения. Водяная рубашка 4 подключена к системе 3 отопления.

Котел работает следующим образом. Горячие газы, полученные в результате сжигания топлива, с помощью горелки (газообразное топливо) или с помощью колосниковой решетки 10 (твердое топливо) поднимаются вверх и вследствие отклоняющего действия перегородки и козырька 11 равномерно смывают стенки топки 5, отдают свое тепло воде, протекающей в рубашке 4 и змеевиках 17, а затем, проходя через газоход 6, отдают оставшееся тепло овальным трубам 9. Нагретая в последних, вода поднимается вверх, перекачивая воду из-под газохода 6 в зону над ним, улучшая циркуляцию воды в этом месте рубашки и улучшая тем самым теплосъем.

Нагреваемая вода, поступающая в рубашку 4 и смывающая стенки топки 5, турбулизируется размещенными там змеевиками 17, срывая пограничный слой заторможенной воды и тем самым увеличивая в этой зоне теплосъем. Кроме того, подаваемая параллельно в указанные змеевики 17, холодная вода увеличивает перепад температур на наиболее теплонапряженных стенках топки и также улучшает теплосъем.

Передача тепла от топки 5 воде в рубашке 4 а также змеевиках 17 благодаря такой конструкции идет достаточно эффективно.

Параллельная раздача более горячей воды из рубашки 4 в систему 3 отопления и менее горячей из змеевиков 17 в систему 18 горячего водоснабжения на хозяйственные нужды делает данный котел удобным и надежным при использовании в индивидуальных жилых домах.

Использование: водогрейные котлы для отопления и горячего водоснабжения индивидуальных жилых домов. Сущность изобретения: горячие газы, полученные в топке 5, отдают свое тепло воде, протекающей в водяной рубашке 4 в плоских змеевиках, установленных в рубашке 4 в зонах, примыкающих к задней и боковым стенкам топки 5. Вследствие размещения змеевиков в указанных зонах обеспечивается срыв пограничного слоя заторможенной воды со стенок, так как поток воды, протекающей в рубашке 4, в указанных зонах турбулизируется размещенными там трубами змеевиков, что увеличивает теплосъем со стенок. Рубашка 4 подключена к системе отопления, а змеевики - к системе горячего водоснабжения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ, содержащий снабженный слоем теплоизоляции корпус, обрамляющий водяную рубашку, подключенную к системе отопления и охватывающую топку с конвективным газоходом в верхней части, подсоединенным к газоотводящему патрубку с шибером и снабженным теплообменными трубами, сообщенными верхними и нижними открытыми торцами с полостью рубашки выше и ниже этого газохода соответственно, причем топка снабжена в нижней части топливосжигающим устройством в виде колосниковой решетки или горелки, в средней направляющей перегородкой, а в верхней пережимом в виде наклонного охлаждаемого козырька, образующего с передней стенкой топки проем для прохода газов в газоход, и систему горячего водоснабжения, отличающийся тем, что котел дополнительно содержит плоские змеевики, соединенные между собой, подключенные к системе горячего водоснабжения и установленные в водяной рубашке в зонах ее полостей, примыкающих к задней и боковой стенкам топки. 2. Котел по п.1, отличающийся тем, что отношение ширины проемов полостей рубашки, примыкающих к боковым и задней стенкам топки, и диаметру трубы змеевика составляет 1,5 3,0.