МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ВОДЫ, ИМЕЮЩИЙ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СГОРАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F24H1/32 

Изобретение относится к водонагревателю, использующему светлые нефтепродукты и жидкое топливо, подобное LNG и LPG в качестве топлива, в частности к многоступенчатому водонагревателю.

В общем случае в большинстве обычных водонагревателей, таких, как бойлер (паровой котел), нельзя ожидать, что топливо полностью сгорит. И поскольку обычный водонагреватель имеет малую поверхность теплопередачи нагревателя, малую область теплопередачи нагревателя и короткое время теплопередачи водонагревателя, высокая температура дымового газа водонагревателя может быть использована. Однако дымовой газ с высокой температурой 200-350^oC напрямую выпускается в атмосферу, и потери тепла являются значительными.

Кроме того, с увеличением бойлера, использующего светлые нефтепродукты, тяжелые нефтепродукты или газ в качестве топлива, проблемы окружающей среды, вызванные вредным компонентом, содержащимся в выпускаемом газе, увеличиваются.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является водонагреватель, известный из патента Великобритании N 1246454. Известный водонагреватель содержит средство сгорания, проходы для воды и газообразных продуктов сгорания, при этом проходы расположены по соседству друг с другом.

Ранее описанные недостатки присущи известному водонагревателю.

В основу изобретения положена задача создать многоступенчатый водонагреватель, имеющий средство для увеличения эффективности сгорания топлива, которое установлено в топливной трубе и способствует полному сгоранию топлива.

Поставленная задача решается тем, что в водонагревателе, содержащем средство сгорания, проходы для воды и газообразных продуктов сгорания, расположенные по соседству друг с другом, согласно изобретению, предусмотрена пластина, улучшающая сгорание топлива и состоящая из металлической сетки, изогнутой по длине, причем глубина и ширина изгибающейся части металлической сетки постоянна, а ее открытые части плотно соединены так, что поперечное сечение металлической сетки имеет вид прямоугольника. Предпочтительно пластину изготовить из нержавеющей стали с отверстиями 60-80 меш в сжатом виде и шириной 30-50 мм, при этом интервал изгиба составляет половину ширины.

Такое конструктивное выполнение водонагревателя обеспечивает высокую эффективность сгорания и увеличенный объем для сгорания топлива, а поверхность теплопередачи в водонагревателе такова, что содержание вредного компонента в отходящих газах снижается и повышается эффективность теплопередачи.

Множество направляющих выступов для воды расположены вертикально в кожухе для воды теплопередающей панели. Один конец направляющих выступов для воды попеременно прикреплен к верхней части кожуха или нижней части кожуха. Другой конец направляющих выступов для воды попеременно открыт между верхом или низом кожуха для воды так, чтобы открытая часть между другим концом направляющего выступа для воды и верхом или низом кожуха для воды образовала путь для прохождения воды в теплопередающей панели нагревателя.

В корпусе водонагревателя расположено множество теплопередающих панелей в противоположных направлениях вокруг центрального газохода на одинаковом расстоянии. Теплопередающие панели соединены водопроводом друг с другом так, что вода в панелях может непрерывно протекать из одной панели в другую панель. Воду, которую требуется нагреть, подают в теплопередающие панели через трубу для подачи воды, а нагретую воду выпускают через выпускную трубу. Выпускная труба и выпускная труда соединены теплопередающей панелью, которая расположена в левой и правой наружной теплопередающих панелях соответственно.

Фиг. 1 является видом в перспективе на водонагреватель, согласно настоящему изобретению, с частичным вырывом для показа внутренней конструкции водонагревателя,
фиг. 2 является сечение по линии A-A фиг. 1,
фиг . 3 является сечением по линии B-B фиг. 1, и
фиг. 4 является видом в перспективе на пластину для увеличения полноты сгорания, согласно настоящему изобретению.

Фиг. 1 схематически изображает внутреннюю конструкцию водонагревателя, согласно настоящему изобретению, водонагреватель содержит корпусную часть 10, включающую в себя трубу 12 для подачи воды, выпускную трубу 14 для воды, выпускное отверстие 16 для газа, и канал 18 для сгорания топлива в его нижней части, множество теплопередающих панелей 20, которые имеют стенку и внутреннюю часть корпусной части 10 и соединены каждая друг с другом посредством водопровода 22, пластины 24 теплоизоляции, которые соединяют теплопередающие панели друг с другом в его верхней и нижней частях, и направляют газообразный поток продуктов сгорания, и пластину 26, улучшающую сгорание топлива, которая установлена между обеими теплопередающими панелями 20, расположенными в центре корпусной части 10, и соединены с каналом 18 для сгорания топлива, посредством чего промежутки 28 вокруг теплопередающих панелей 20 и теплоизолирующими пластинами 24 служат в качестве газохода так, что газообразные продукты сгорания пропускаются через канал 18 для сгорания топлива в выпускное отверстие 16 для газообразных продуктов через пластину 26, улучшающую сгорание топлива, и газоход 28.

Теплопередающая панель 20 содержит внутреннюю стенку 30, наружную стенку 32 и ряд направляющих выступов 34 для воды, установленных вертикально с некоторым пространственным интервалом между внутренней стенкой 30 и наружней стенкой 32. Длина направляющих выступов 34 для воды меньше, чем длина внутренней и наружной стенок 30, 32 так, что образуется горизонтальный проход 36 для воды между концом направляющего выступа 34 для воды и верхней или нижней частью теплопередающей панели 20, когда один конец направляющих выступов 34 для воды попеременно закреплен на верхней или нижней части указанной панели 20.

Поданная в теплопередающую панель 20 вода проходит по вертикальному проходу 38 для воды между двумя направляющими выступами 34 для воды и по следующему вертикальному проходу 38 для воды через горизонтальный проход 36 для воды.

Пластина 26 для увеличения полноты сгорания топлива изготовлена из металлической сетки, которая изогнута по длине, причем глубина и ширина изгибающейся части сетки постоянна. Ширина открытой части в пластине 26 больше, чем ширина закрытой части. Открытые части сетки плотно соединены так, что поперечное сечение металлической сетки имеет вид прямоугольника.

Фиг. 1 изображает внутреннюю конструкцию водонагревателя, оборудованного увеличивающей полноту сгорания топлива пластиной 26 в соответствии с настоящим изобретением. Корпусная часть 10 водонагревателя содержит несколько теплопередающих панелей 20 и несколько огнестойких и теплостойких теплоизолирующих пластин 24. Теплопередающие панели 20 расположены вертикально и соединяются посредством теплоизолирующих пластин 24 попеременно в верхней или нижней части панелей 20. Объем водонагревателя определяется в соответствии с количеством теплопередающих панелей в корпусе 10.

Кроме того, теплопередающая пластина 24 содержит теплоотражающий материал, установленный внутри нее, и теплоизолирующий материал, установленный снаружи. Теплопередающая пластина 24 предотвращает водонагреватель от потерь тепла и выброса тепла из атмосферы. При установке теплоизолирующей пластины 24 предпочтительно, чтобы сторона теплопередающего материала была обращена внутрь корпуса 10 для увеличения тепловой эффективности водонагревателя.

В верхней части теплопередающей пластины 24 находятся труба 12 для подачи воды, выпускное отверстие 14 для воды и выпускное отверстие 16 для газа. Труба 12 для подачи воды и выпускное отверстие 14 для воды соединены с наружными теплопередающими панелями 20 с правой и левой сторон соответственно.

В самой нижней установленной теплоизолирующей пластине 24 находится канал 18 для сгорания топлива, который вводит тепло от сгорания топлива в водонагреватель. Канал 18 для сгорания топлива содержит вертикальную часть 42 и горизонтальную часть 44. Вертикальная часть 42 указанного канала 18 соединена с газоводом 28, образованным между двумя панелями 20, расположенным во внутренней части корпуса 10, горизонтальная часть 44 канала 18 для сгорания топлива соединена с горелкой (не показана).

В частности, канал 18 для сгорания топлива сильфонного типа, т.е. длина канала 18 при необходимости увеличивается или уменьшается. Отношение размеров между каналом 18 для сгорания топлива и выпускным отверстием 16 для газа составляет 1: 4 - 1:5, так что тепло, полученное при сгорании топлива, не может легко выходить и достигается наибольшая эффективность теплопередачи. Чем больше длина канала 18, тем выше эффективность теплопередачи.

Теплопередающая панель 20 установлена точно симметрично относительно центральной линии корпуса 10. Длина теплопередающей панели 20 с внутренней стороны корпуса 10 меньше, чем длина теплопередающей панели 20, образованной оболочкой корпуса 10. Поэтому образуется промежуток 42 между теплоизолирующей пластиной 24, которая соединяет крайние теплопередающие панели 20, образующие оболочку корпуса 10, и теплоизолирующей пластиной 24, которая соединяет внутренние теплопередающие панели 20. Теплопередающие панели 20 расположены вертикально с одинаковым зазором так, что газообразные продукты сгорания поступают в газоход 28, образованный между теплопередающими панелями 20, и проходит через пространство 42 и выпускное отверстие 16 для газа.

Так как промежуток между теплопередающими панелями 20, т.е. ширина газохода, составляет одну треть от ширины канала 18 для сгорания газа, то скорость газа может поддерживаться при наилучших условиях.

Теплопередающие панели 20 соединены друг с другом посредством теплоизолирующих пластин 24 сверху или снизу так, что сгоревший газ непрерывно протекает от центрального газохода 26 в боковой газоход и, наконец, выпускается через пространство 42 к выпускному отверстию 16 для газа. Количество теплопередающих панелей 20, использующихся в водонагревателе, определяется в соответствии с емкостью водонагревателя.

Число теплопередающих панелей 20, находящихся с одной стороны от центральной линии водонагревателя, является нечетным, так что последний боковой газоход 28 выходит в пространство 42, расположенное вверху водонагревателя.

Согласно описанной выше конструкции теплопередающих панелей, поток сгоревшего газа поворачивает на 180^o и поток направляется вертикально вниз или вверх. Поэтому, так как область, воспринимающая тепло, может быть увеличена, то эффективность теплопередачи увеличивается.

Средство для переменного движения и средство для ионизации находятся на теплопередающей пластине 24, соединяющей наружные теплопередающие панели, содержащие оболочку водонагревателя. Средство для переменного движения передает движение вибрации теплоизолирующей пластины 24.

Как показано выше, в теплопередающей панели 20 вертикально установлено с одинаковым интервалом вдоль ширины указанной панели 20 множество направляющих выступов 34 для воды, расстояние между двумя направляющими выступами 34 для воды образуют вертикальный проход 38 для воды, в котором нагретая вода течет непрерывно.

Направляющие выступы 34 для воды попеременно фиксированы в верхней и нижней части теплопередающей панели 20 так, что попеременно образуется горизонтальный проход 36 между концом направляющих выступов 34 для воды и концом теплопередающей панели 20. Поэтому, внутренняя сторона теплопередающей панели 20 полностью связана горизонтальным проходом 36 для воды. Вода, которая должна быть нагрета, протекает через вертикальный проход 38 для воды и поворачивает в горизонтальный проход 36 для воды. Нагретая вода в панели 20 выходит через выходное отверстие, которое соединено с водопроводом 22.

В другом варианте воплощения конструкции направляющих выступов 34 для воды, согласно настоящему изобретению, направляющие выступы 34 для воды могут быть расположены горизонтально. В этом варианте воплощения прохождение воды осуществляется вдоль ширины теплопередающей панели 20.

Прохождение воды в теплопередающей панели может вызывать силу сопротивления потоку воды, которая должна быть нагрета. Однако, так как поток воды в панели 20 принудительно циркулирует с помощью насоса и т.п., то силой сопротивления можно пренебречь. Поэтому вода в теплопередающей панели полностью нагревается во время циркуляции воды по горизонтальному проходу 36 и вертикальному проходу 38 для воды.

Теплопередающая панель 20, содержащая оболочку корпусной части 10, и теплопередающая панель 20, содержащая внутреннюю часть корпусной части 10, соединены друг с другом с помощью водопровода 22, причем водопровод 22 проходит через газоход 28. Подсоединение водопровода 22 выполняется по выбору в нижней части или верхней части панели 20 в соответствии с образованным положением панели 20.

Толщина теплопередающей панели 20 составляет предпочтительно 6-10 мм в случае, когда водонагреватель используется в уменьшенном виде как домашний водонагреватель. Для больших размеров некоторые из панелей 20 устанавливаются дополнительно в корпусе и предпочтительно, чтобы водопровод 22, соединяющий теплопередающие панели 20, имел эллиптическую форму.

Пластина 26, улучшающая сгорание, которая установлена в газоходе, соединена с каналом 18 для сгорания топлива и непосредственно касается пламени и сгорающего газа, как изображено на фиг. 4, состоит из прямоугольной металлической сетки. Металлическая сетка непрерывно изогнута, глубина и ширина изогнутой части металлической сетки является постоянной, а вся форма пластины 26 должна быть правильным шестигранником так, что пластина 26, улучшающая сгорание топлива, может быть плотно вставлена в центральный газоход 28, соединенный с каналом 18 для сгорания топлива.

Ширина закрытой части пластины 26 шире, чем ширина открытой части пластины 26, изогнутая форма пластины 26 непрерывно сужается от закрытой части к открытой части.

Пластина 26 для улучшения сгорания топлива обладает упругостью вдоль направления изгиба. Длина L пластины определяется так, чтобы быть больше ширины газохода 28 так, чтобы пластина 26 плотно вставлялась в центральный газоход 28.

Кроме того, высота H, длина L и ширина B пластины 26, улучшающей сгорание топлива, определяется в соответствии с длиной канала 18 для сгорания топлива. В частности, ширина B пластины 26 постоянна и составляет 30-50 мм вне зависимости от длины канала 18 для сгорания топлива, так как газообразные продукты сгорания должны быть полностью сгоревшими.

Высота H и длина L увеличиваются или уменьшаются с тем же соотношением, с каким увеличивается или уменьшается длина и ширина канала 18 для сгорания топлива. В общем случае, так как длина канала 18 для сгорания топлива является большой, то ряд теплопередающих панелей устанавливают в канале 18 для сгорания топлива.

Отношение интервала l и ширина B пластины 26 составляет предпочтительно 1:2 для того, чтобы произошло полное сгорание.

Металлическая сетка 27, образующая пластину 26, изготовлена из нержавеющей стали, которая имеет высокую огне- и коррозионную стойкость, высокую упругость при высокой температуре и имеет отверстия 60-80 меш в плотно упакованном состоянии.

Теплопередающая панель, содержащая корпус водонагревателя, изготовлена из алюминиевого сплава, теплоизолирующий слой покрывает водонагреватель для снижения потерь тепла и предотвращает газообразные продукты сгорания от утечки.

Согласно конструкции по настоящему изобретению, вода, которая должна быть нагрета, подается в теплопередающую панель через водопровод 12, поданная вода циркулирует по вертикальному и горизонтальному проходам 36, 38 для воды в указанной панели 20 и нагревается до некоторой температуры. Нагретая вода непрерывно перемещается к следующей теплопередающей панели 20 и постепенно нагревается. Наконец, нагретая вода выпускается через выпускной трубопровод 14.

При циркуляции воды в теплопередающей панели 20 теплоизолирующая пластина 24 вибрирует с помощью средства колебания, накипь, содержащаяся в воде, не отлагается на внутреннюю поверхность панели 20.

Горелка, оборудованная в канале 18 сгорания топлива, является газовой горелкой или масляной горелкой, в соответствии с типом используемого топлива, применяемого в водонагревателе. Газовая горелка устанавливается в продольном направлении, в то время как масляная горелка устанавливается в поперечном направлении для того, чтобы топливо и воздух полностью вмешивались в наилучшем режиме, и форма пламени должна быть в виде буквы "L" так, чтобы стимулировать сгорание топлива.

Пластина 26 для улучшения сгорания активизирует пламя и неполностью сгоревший газ должен полностью сгореть. То есть, пламя и неполностью сгоревший газ полностью смешиваются с воздухом в то время, когда пламя и неполностью сгоревший газ проходят через пластину 26 для улучшения сгорания топлива, так как воздух и пламя ударяются в неровную поверхность пластины 26.

Кроме того, в то время как сгоревший газ проходит через пластину 26, то различие между открытой частью и закрытой частью пластины 26 образует вихревой поток для пламени и неполностью сгоревшего газа. В результате частицы, содержащиеся в пламени и т.п., разбиваются в более мелкие частицы, а мелкие частицы сгорают при лучших условиях.

Наконец, полностью сгоревший газ выпускается в атмосферу через пространство 42 и газоход 28.

Поэтому водонагреватель в соответствии с настоящим изобретением может предотвращать появление вредных компонентов в выпускаемом газе, и тепловая эффективность увеличивается.

Изобретение относится к нагревателю воды, использующему светлые нефтепродукты и жидкое топливо. Нагреватель воды имеет средство сгорания, проход для воды и проход для газообразных продуктов сгорания топлива, расположенный рядом с проходом для воды. В указанном нагревателе предусмотрена пластина, улучшающая сгорание топлива. Она состоит из металлической сетки и изогнута по длине, причем глубина и ширина изгибающейся части постоянна, а ее открытые части плотно соединены так, что поперечное сечение имеет вид прямоугольника. Изобретение позволяет повысить качество сгорания топлива. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Водонагреватель, содержащий средство сгорания, проходы для воды и газообразных продуктов сгорания, расположенные по соседству друг с другом, отличающийся тем, что содержит пластину, улучшающую сгорание топлива и состоящую из металлической сетки, изогнутой по длине, причем глубина и ширина изгибающейся части металлической сетки постоянна, а ее открытые части плотно соединены так, что поперечное сечение металлической сетки имеет вид прямоугольника. 2. Водонагреватель по п.1, отличающийся тем, что пластина, улучшающая сгорание топлива, изготовлена из нержавеющей стали. 3. Водонагреватель по п.1, отличающийся тем, что пластина, улучшающая сгорание топлива, имеет отверстия 60 - 80 меш в сжатом виде. 4. Водонагреватель по п.1, отличающийся тем, что ширина пластины, улучшающей сгорание топлива, составляет 30 - 50 мм, а интервал изгиба составляет половину ширины.