СПОСОБ НАГРЕВА ЖИДКОСТИ Российский патент 1997 года по МПК F24H1/10 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева воды для систем отопления и горячего водоснабжения, в том числе и для мобильных установок.

Известен способ нагрева жидкости горячими газами путем подачи под напором этого газа в жидкость, измерения ее температуры, обеспечения термодинамического равновесия между газами и жидкостью путем изменения глубины вдува газа в жидкость и уменьшения глубины вдува до изменения температуры жидкости.

Недостатком известного способа является усложнение управления процессом нагрева и конструкции в целом, что снижает надежность установки в целом.

Известен способ и устройство для безвредного для окружающей среды нагревания жидкости, заключающийся в сжигании топлива, барботировании продуктов сгорания топлива через слой промежуточного жидкого теплоносителя, нагреве образующимся при этом пароводогазовым потоком нагреваемой воды через разделительную стенку, сепарации влаги из отходящих продуктов сгорания топлива и ее возврата в слой промежуточного жидкого теплоносителя.

Основным недостатком известного способа является возрастание потерь тепла и жидкости с отходящими продуктами сгорания топлива при увеличении горения, так как при этом возрастает скорость выхода из слоя газообразных продуктов сгорания топлива. По этой причине устройства, реализующие известный способ, имеют небольшую производительность и ограниченную возможность ее регулировки.

Известен способ нагрева жидкости, заключающейся в подогреве промежуточного жидкого теплоносителя путем барботирования его слоя газообразными продуктами сгорания топлива, получаемыми в результате сжигания топлива под напором, с образованием водопарогазового потока, передаче тепла последнего через стенку нагреваемой жидкости, отделении воды из отходящего водопарогазового потока путем сепарации с последующим возвратом и передаче тепла при возврате через стенку нагреваемой жидкости.

Основные недостатки известного способа аналогичны предыдущему.

Целью изобретения является повышение производительности и расширение диапазона ее регулировки.

Поставленная цель достигается тем, что водопарогазовый поток перед сепарацией дросселируют, причем избыточное давление над слоем промежуточного жидкого теплоносителя поддерживают в диапазоне 0,02-0,005 Мпа, а также тем, что сжигание топлива осуществляют с коэффициентом избытка воздуха равным 1,5-2,0.

На чертеже представлена схема устройства, реализующая предлагаемый способ. Схема содержит теплообменник 1 с погружной горелкой 2, сепарационное устройство 3 с сужающим элементом 4, двухсекционный теплообменный элемент для нагрева воды опускающимся потоком жидкости, отсепарированной в сепараторе, и секции 6 подогрева воды подымающимся потоком водопарогазовой эмульсии. Для предотвращения опрокидывания циркуляции на линии возврата отсепарированной жидкости установлен обратный клапан 7.

Способ реализуют следующим образом.

В погружной горелке 2 сжигают топливо, например, при максимальной производительности с коэффициентом избытка воздуха 1,5, т.е. при величине, требуемой согласно теплотехнического расчета. Образующийся при горении топлива водопарогазовый поток поднимается и через разделительную стенку второй секции 6 теплообменного элемента нагревает воду, после чего поступает на сужающийся элемент 4. На этом элементе поток дросселируется, в результате чего давление над жидким промежуточным теплоносителем поднимается до 0,02 МПа. В случае, если давление будет больше, появляется опасность образования гидроударов. За счет образования подпора скорость прохождения потоком сужающего элемента 4 возрастает, что используется на сепараторе 3 для отделения жидкости из горячих газов. Отделенная жидкость направляется в первую секцию 5 теплообменного элемента для предварительного нагрева нагреваемой жидкости.

При снижении производительности установки до минимума уменьшают горение, а подачу воздуха при этом не изменяют, при этом коэффициент избытка воздуха повышается до 2,0, а давление над жидким промежуточным теплоносителем уменьшается до 0,005 МПа. При этом избыток воздуха несколько снизит температуру горячих газов, но эффективность теплообмена будет скомпенсирована за счет незначительного, ввиду неизменной подачи воздуха, снижения скорости циркуляции водопарогазового потока по своему контуру циркуляции.

Осуществление операции дросселирования обеспечивает циркуляцию греющего теплоносителя (водопарогазового потока) под напором 0,02- 0,005 МПа. Образующийся напор представляет собой дополнительное гидравлическое сопротивление выходу горячих газов из греющего теплоносителя, которое возрастает с увеличением горения и поэтому препятствует увеличению скорости выхода горячих газов из этого теплоносителя. Осуществление сжигания топлива при коэффициенте избытка воздуха 1,5-2,0, при условии подачи постоянного количества воздуха, снижает пределы диапазона изменения количества образующихся горячих газов при изменении горения, а это также уменьшает возможный диапазон изменения скорости выхода горячих газов из промежуточного жидкого теплоносителя. Снижение же диапазона изменения этой скорости обеспечивает уменьшение потерь тепла и жидкости с уходящими газами, что позволяет как увеличить производительность, так и расширить возможность ее регулирования.

Использование: теплоэнергетика, нагрев воды и выработка пара. Сущность изобретения: топливо сжигают с коэффициентом избытка воздуха 1,5 - 2,0. Образующиеся в процессе горения топлива продукты сгорания пропускают через слой промежуточного теплоносителя. Образующийся при этом поток нагревается и передает тепло через стенку теплообменника 6 нагреваемой воде. Далее водопарогазовый поток дросселируют, поддерживая избыточное давление над слоем в диапазоне 0,02 - 0,005 МПа, сепарируют и возвращают в слой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ нагрева жидкости, заключающийся в подогреве промежуточного теплоносителя путем барботирования его слоя полученными в результате сжигания топлива продуктами сгорания с образованием водопарогазового потока, передаче тепла последнего через стенку нагреваемой жидкости, отделении воды из водопарогазового потока путем сепарации с последующим возвратом в слой и передаче ее тепла при возврате через стенку нагреваемой жидкости, отличающийся тем, что водопарогазовый поток перед сепарацией дросселируют, причем избыточное давление над слоем промежуточного теплоносителя поддерживают в диапазоне 0,02 0,005 МПа. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сжигание топлива осуществляют с коэффициентом избытка воздуха 1,5 2,0.