РАДИАЦИОННЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК F23D14/12 

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к излучающим горелочным устройствам, и может быть использовано для обогрева больших помещений, например фабрик, магазинов, спортивных сооружений, строительных площадок, ангаров, складов, а также для тепловой обработки материалов и изделий в сушильных и термических печах в металлургической, авиационной, машиностроительной и других отраслях промышленности.

Известны радиационные излучатели, имеющие излучающие панели в виде пластин из термостойкого материала (керамики), на поверхности которых выполнены каналы или различные отверстия. Горючая смесь через газораздающий узел проходит на внешнюю поверхность панели, где происходит ее сгорание [1 и 2]
Известна радиационная горелка, содержащая рефлектор, отражающие стенки которого выполнены из металлических листов, под воздействием горелки или горелочной пластины металлические стенки нагреваются и осуществляются тепловое излучение. По обе стороны горелочной пластины имеются две расположенные одна против другой отражающие стенки разной ширины. При наклонном размещении горелочной пластины нижняя отражающая стенка выполнена более узкой, чем верхняя отражающая стенка. Широкая отражающая стенка имеет направленный вверх изгиб [3]
Известен радиационный излучатель (ближайший по технической сущности к предлагаемому и принятый за прототип), содержащий излучающую панель в виде единичной трубы или трубы V-образной формы, в один конец которой из коллектора подается топливовоздушная смесь, за счет сгорания газа осуществляется нагрев панели и осуществляется выход продуктов сгорания через патрубок с помощью вентилятора. Излучатель снабжен отражателем в виде короба [4]
Недостатками данного технического решения являются сложность конструкции, обусловленная наличием дополнительного источника энергии для прокачки продуктов сгорания по трубе, в качестве которого обычно используется вентилятор, а также неравномерность излучения тепла по длине излучателя, следовательно, недостаточно высокое значение КПД излучателя.

Цель изобретения упрощение конструкции, повышение эффективности теплоотдачи, увеличение КПД излучателя и повышение равномерности излучения тепла.

Поставленная задача решается тем, что в радиационном излучателе, содержащем излучающую панель, коллектор подвода топливовоздушной смеси, отражатель и выхлопной патрубок, излучающая панель выполнена в виде эквидистантно расположенных друг к другу вогнутых пластин с образованием криволинейного канала и направленных вогнутой поверхностью на нагреваемый объект. Вдоль боковых сторон панели на входе в криволинейный канал установлены коллекторы подвода топливовоздушной смеси с равномерно расположенными по длине отверстиями, оси которых ориентированы по касательной к дуге криволинейного канала. С двух сторон отверстий по длине коллектора установлены пластины. На входе в криволинейный канал с обеих сторон от коллектора выполнены ряды отверстий. Выхлопной патрубок расположен вертикально на верхней поверхности излучающей панели по ее середине вдоль всей длины горизонтальной плоскости. Отражатель выполнен трапецеидальной формы, на верхней поверхности выполнен паз для выхлопного патрубка.

На фиг. 1 изображен радиационный излучатель, общий вид; на фиг.2 то же, поперечный разрез.

Радиационный излучатель содержит излучающую панель 1, выполненную в виде эквидистантно расположенных друг к другу вогнутых пластин 2 и 3 с образованием между пластинами криволинейного канала 4. Вог- нутая поверхность направлена на нагреваемый объект. Пластины 2 и 3 выполнены из жаропрочной стали. Вдоль боковых сторон панели 1 на входе в криволинейный канал 4 с обеих сторон установлены коллекторы 5 подвода топливовоздушной смеси. На коллекторах 5 равномерно вдоль их длины расположены отверстия 6, оси которых ориентированы по касательной к дуге криволинейного канала 4. С двух сторон отверстий 6 по длине коллектора 5 установлены параллельные пластины 7, образующие камеру сгорания. С торца камеры сгорания расположена свеча зажигания 8. На входе в криволинейный канал 4 с обеих сторон коллектора выполнены ряды отверстий 9 для подсоса вторичного воздуха. Выхлопной патрубок 10 расположен вертикально на верхней поверхности излучающей панели 1 по ее середине вдоль всей длины. Отражатель 11 выполнен трапецеидальной формы и имеет паз 12 по середине верхней поверхности вдоль всей длины, в котором расположен выхлопной патрубок 10.

Излучатель работает следующим образом.

В коллекторы 5 с обеих сторон криволинейного канала 4 подается предварительно подготовленная топливовоздушная смесь с коэффициентом избытка окислителя α < 1. Топливовоздушная смесь через систему равномерно расположенных вдоль коллекторов 5 отверстий 6 поступает в канал, образованный параллельными пластинами 7, которые образуют камеру сгорания. Поджигание смеси осуществляется свечой зажигания 8. Высота пластин 7 выполнена из условия h ≥3b, где h высота панели, а b ширина канала между пластинами. Пластины 7 ограничивают первичную зону горения. Далее продукты сгорания смешиваются с вторичным воздухом, засасываемым через ряды отверстий 9, расположенных с обеих сторон коллектора 5. Происходит дожигание продуктов сгорания при α≥1,0, что обеспечивает высокую полноту сгорания топливовоздушной смеси. Горячие продукты сгорания растекаются по криволинейному каналу 4, нагревают металлические пластины 2 и 3 до красного цвета, вызывая излучение тепла от нагретых поверхностей пластин 2 и 3. От пластины 2 тепло поступает непосредственно на нагреваемый объект, а от пластины 3 тепло на объект направляется при помощи отражателя 11. Продукты сгорания с температурой Т ≅ 200^оС отводятся из канала 4 через выхлопной патрубок 10, расположенный вертикально. При этом за счет перепад давления в криволинейном канале 4 и в атмосфере возникает тяга, способствующая постоянному отводу продуктов сгорания и обеспечивающая непрерывную работу газового излучателя.

В предлагаемом излучателе выполнение излучающей панели вогнутой к нагреваемому объекту позволяет избежать рассеивание тепла в окружающее пространство, что повышает эффективность теплоотдачи излучателя на нагреваемый объект. Небольшое расстояние от зоны горения до системы отвода отработанных газов обеспечивает незначительные гидравлические потери при движении газов и минимальные конвективные потери тепла.

Кроме того, в предлагаемом излучателе не требуется дополнительного источника энергии (вентилятора) для прокачки продуктов сгорания по тракту канала 4, так как прокачка продуктов сгорания осуществляется за счет естественной тяги выхлопного патрубка, что снижает энергетические затраты и повышает экологичность работы устройства, и, следовательно, КПД.

Таким образом, предлагаемый радиационный излучатель при достаточно простой конструкции решает задачу повышения КПД излучателя за счет повышения эффективности теплоотдачи и равномерности излучения тепла при минимальных конвективных потерях.

Использование: в теплотехнике, а именно в излучающих горелочных устройствах для обогрева больших помещений, а также тепловой обработки материалов и изделий в сушильных и термических печах в металлургической, машиностроительной, авиационной и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: излучающая панель выполнена в виде эквидистантно расположенных друг к другу вогнутых пластин 2 и 4, направленных вогнутой поверхностью на нагреваемый объект. Вдоль боковых стенок панели установлены коллекторы 5 с равномерно расположенными по длине отверстиями 6. С двух сторон отверстий по длине коллектора установлены параллельные пластины 7. Выхлопной патрубок 10 расположен ваертикально на верхней поверхности излучающей панели по ее середине вдоль всей длины. Отражатель 11 имеет паз 12 на верхней поверхности для выхлопного патрубка. 2 ил.

РАДИАЦИОННЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ, содержащий канал, ограниченный излучающими поверхностями и имеющий выхлопной патрубок, коллектор подвода топливовоздушной смеси в канал и установленный над каналом отражатель, отличающийся тем, что излучающие поверхности выполнены в виде двух эквидистантно расположенных друг к другу вогнутых пластин, образующих криволинейный канал и направленных вогнутостью на нагреваемый объект, коллектор установлен вдоль двух боковых сторон пластин и выполнен с равномерно расположенными по длине отверстиями, оси которых ориентированы по касательной к дуге криволинейного канала, с обеих сторон отверстий установлены параллельные пластины, а на входе в канал с обеих сторон коллектора выполнены ряды отверстий для подсоса воздуха, при этом выхлопной патрубок расположен посередине верхней пластины вдоль ее длины и установлен в пазу, выполненном в отражателе.