СИСТЕМА ПАРОВОГО ОТОПЛЕНИЯ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК F24D1/00 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано, преимущественно, в местных системах теплоснабжения для обогрева жилых зданий и промышленных помещений.

Известны системы парового отопления, содержащие генератор пара котел и нагревательные приборы, соединенные паропроводом и конденсатопроводом с запорно-регулирующей арматурой (Сканави А.И. Отопление. М. Стройиздат, 1988, с. 21, рис. 1.7, а; Авт. св. СССР N 769214, кл. F 24 D 1/08, 1980).

Основными недостатками таких систем парового отопления являются достаточно большой расход пара и высокая температура наружных поверхностей нагревательных приборов (выше 100^oC), а также сложность ее плавного регулирования, что делает их малопригодными для отопления жилых помещений.

Кроме того, при попадании воздуха в систему заметно снижается эффективность и экономичность ее работы.

Наиболее близкой к изобретению по совокупности признаков и технической сущности является система парового отопления низкого давления, содержащая генератор пара и нагревательные приборы, соединенные паропроводом и конденсатопроводом с запорно-регулирующей арматурой, регулятор температуры и паровоздушный эжектор, который установлен на паропроводе и обеспечивает смешение пара с воздухом, находящимся в системе или подсасываемым из атмосферы, и подачу паровоздушной смеси в нагревательные приборы (авт. св. СССР N 481755, кл. F 24 D 1/00, 1975).

Использование в качестве рабочей среды паро-воздушной смеси позволяет снизить расход пара и уменьшить температуру наружных поверхностей нагревательных приборов до значения, допустимых для квартирного отопления в жилых помещениях.

Однако в силу конструктивных особенностей нагревательные приборы обладают низкой теплопередающей способностью, что делает систему парового отопления недостаточно эффективной в целом.

Изобретение направлено на создание эффективной и экономичной системы парового отопления с плавным регулированием температуры наружных поверхностей нагревательных приборов, пригодной для использования как в промышленных объектах, так и в жилых помещениях.

Решение задачи обеспечивается тем, что в системе парового отопления низкого давления, содержащей генератор пара и нагревательные приборы, соединенные паропроводом и конденсатопроводом с запорно-регулирующей арматурой, паровоздушный эжектор и регулятор температуры согласно изобретению, каждый нагревательный прибор выполнен в виде трубчатого кожуха, внутри которого с зазором относительно торцевых крышек установлена по меньшей мере одна циркуляционная трубка, снабженная на входе эжектором, сопло которого подсоединено к паропроводу, а смесительная камера сообщена с внутренним объемом циркуляционной трубки, при этом проходное сечение циркуляционной трубки в 1,5 2,5 раза превышает проходное сечение периферийного канала, образованного между стенками кожуха и циркуляционной трубки.

Предпочтительно, чтобы к нагревательному прибору была дополнительно присоединена герметичная воздушная емкость.

Желательно выполнение сопла эжектора с завихрителями. Кроме того, целесообразно, чтобы в генераторе пара между испарителем и паросборником была установлена отражательная перфорированная перегородка, выполненная в виде пакета сеток с насадкой.

Технический результат, который заключается прежде всего в повышении теплопередающей способности нагревательного прибора, обусловлен тем, что кожух нагревательного прибора снабжен внутренней циркуляционной трубкой (или несколькими, расположенными симметрично относительно кожуха), на входе в которую установлен эжектор, обеспечивающий не только эффективное перемешивание паровоздушной смеси, но и интенсивную циркуляцию по всему объему нагревательного прибора по замкнутому контуру с инжекционным подсосом несконденсировавшегося пара и воздуха из периферийного (внешнего) канала, образованного между стенками кожуха и циркуляционной трубки (трубок), благодаря чему снижается расход пара и достигается наиболее полное использование теплосодержания пара при его конденсации.

Соотношение проходных сечений внутреннего и внешнего каналов циркуляционного контура является оптимальным с точки зрения снижения гидравлического сопротивления и повышения коэффициента теплопередачи, а выполнение сопла эжектора с завихрителем дополнительно способствует интенсификации процесса переноса тепла от рабочей среды смеси к наружным поверхностям нагревательного прибора (кожуха).

На чертеже представлена схема системы парового отопления.

Система парового отопления низкого давления содержит генератор пара - котел 1, соединенный с нагревательными приборами 2 паропроводом 3 и конденсатопроводом 4 с запорно-регулирующей арматурой 5.

Нагревательный прибор 2 выполнен в виде трубчатого кожуха 6, внутри которого с зазором относительно торцевых крышек 7 соосно размещена циркуляционная трубка 8 с установленным на входе эжектором 9. Сопло 10 эжектора 9 выполнено с завихрителем и подсоединено к паропроводу 3, а смесительная камера 11 сообщена с внутренним объемом циркуляционной трубки 8.

Нагревательный прибор 2 снабжен регулятором температуры 12, установленным на наружной поверхности кожуха 6, а внутренняя полость кожуха 6 соединена с герметичной воздушной емкостью 13.

Для повышения теплопередающей способности при больших тепловых нагрузках нагревательный прибор 2 может быть выполнен с наружным оребрением кожуха 6 (на чертеже не показано) и/или с несколькими циркуляционными трубками 8, расположенными симметрично относительно оси кожуха 6, в каждой из которых установлен эжектор 9. При этом проходное сечение циркуляционной трубки 8 (или суммарное проходное сечение нескольких циркуляционных трубок 8) в 1,5 2,5 раза превышает проходное сечение периферийного канала, образованного между стенками кожуха 6 и циркуляционной трубки 8.

Генератор пара выполнен в виде котла 1 с электрообогревом, в котором между испарителем 14 и паросборникаом 15 размещена отражательная перфорированная перегородка 16, состоящая из пакета сеток с насадкой, например из поливиниловых стружек или керамзита, которая обеспечивает сепарацию и очистку пара и отделение капель.

Система парового отопления низкого давления работает следующим образом.

Пар, выработанный в котле 1, поступает по паропроводу 3 в нагревательные приборы 2, где подаются в сопло 10 эжектора 9 и, смешиваясь в смесительной камере 11 с инжектируемым потоком несконденсировавшегося пара и воздуха, подсасываемым из периферийного канала, в виде закрученного потока паровоздушной смеси с повышенной скоростью направляется в циркуляционную трубку 8, обеспечивая интенсивную циркуляцию рабочей среды внутри кожуха 6 по замкнутому контуру, включающему внутренний канал циркуляционной трубки 8 и внешний периферийный канал, образованный между стенками кожуха 6 и циркуляционной трубки 8.

В процессе циркуляции паровоздушной смеси внутри кожуха 6 пар конденсируется в основном на внутренних стенках кожуха 6 нагревательного прибора 2, отдавая скрытую теплоту парообразования и обеспечивая обогрев помещения, а конденсат возвращается по конденсатопроводу 4 в котел 1.

Регулирование и поддержание нормального температурного режима в отапливаемом помещении осуществляется регулятором температуры, который воздействует на электронагревательный элемент 17 котла 1.

Система парового отопления может быть выполнена открытой, сообщенной с атмосферой, или закрытой с герметичной воздушной емкостью 13, заполненной небольшим количеством воздуха. В последнем случае герметичная воздушная емкость 13 дополнительно выполняет функцию регулятора температуры следующим образом. При повышении температуры окружающей среды и снижении тепловой нагрузки нагревательного прибора 2 воздух в емкости 13 расширяется и частично выходит из емкости 13 во внутренний объем кожуха 6, вследствие чего повышается его содержание в циркулирующей паровоздушной смеси и снижается коэффициент тепломассообмена между паровоздушной емкостью и внутренней стенкой кожуха 6 (т. е. уменьшается количество конденсирующегося и соответственно уменьшается теплопередающая способность нагревательного прибора 2.

При понижении температуры окружающей среды происходит обратный процесс с повышением теплопередающей способности нагревательного прибора 2 и поступлением некоторого количества воздуха назад в емкость 13, что обеспечивает более плавное регулирование температуры.

Использование: в местных системах теплоснабжения для обогрева жилых зданий и промышленных помещений. Сущность изобретения: создание эффективной и экономичной системы парового отопления с плавным регулированием температуры наружных поверхностей нагревательных приборов. Каждый нагревательный прибор выполнен в виде трубчатого кожуха, внутри него установлена циркуляционная трубка с эжектором, сопло которого присоединено к паропроводу, а смесительная камера сообщена с внутренним объемом циркуляционной трубки. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система парового отопления низкого давления, содержащая генератор пара и нагревательные приборы, соединенные паропроводом и конденсатопроводом с запорно-регулирующей арматурой, паровоздушный эжектор, регулятор температуры, отличающаяся тем, что нагревательный прибор выполнен в виде кожуха, внутри которого с зазором относительно торцевых крышек установлена по меньшей мере одна циркуляционная трубка, снабженная на входе эжектором, сопло которого подсоединено к паропроводу, а смесительная камера сообщена с внутренним объемом циркуляционной трубки, при этом проходное сечение циркуляционной трубки в 1,5 2,5 раза превышает проходное сечение периферийного канала, образованного между стенками кожуха и циркуляционной трубки. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что к нагревательному прибору дополнительно присоединена герметичная воздушная емкость. 3. Система по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что сопло эжектора выполнено с завихрителем. 4. Система по пп.1 3, отличающаяся тем, что генератор пара содержит испаритель и паросборник, между которыми установлена отражательная перфорированная перегородка, выполненная в виде пакета сеток с насадкой.