КОНТАКТНЫЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 1999 года по МПК F24H1/10 

Настоящее изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при нагреве помещений и снабжении потребителей горячей водой.

Известен контактный водонагреватель, содержащий топку, надтопочный диск и контактную камеру насадочного типа, где и происходит непосредственный контакт горячих дымовых газов и нагреваемой воды (Ю.П. Соснин, "Контактные водонагреватели", М., Изд. "Стройиздат", 1974 г., стр. 65-72). Главный недостаток водонагревателей данного типа состоит в следующем. Первоначальный контакт горячих газов и нагреваемой воды характеризуется испарением последней в газовый поток. В дальнейшем имеет место обратный процесс - конденсации паров из газового потока. Тепло конденсации (оборотное тепло) не влияет на КПД аппарата, но требует формирования дополнительной поверхности контакта (см. указанный выше источник, стр. 36, 166).

Наиболее близкими к настоящему изобретению являются контактные водонагреватели, включающие топку, отделенную от топки надтопочным диском, контактную камеру и распылитель воды, размещенный в зоне контактной камеры /см. указанный выше источник, стр. 6-8, 57-60). Контактная камера форсуночного типа, отличаясь простотой конструкции, имеет одновременно ряд недостатков, низкий объемный коэффициент теплопередачи, увеличенный сток воды по стенкам, попадание холодной воды в нижнюю часть контактной камеры. Основной же недостаток состоит в отсутствии четко организованного противотока воды и нагревающих ее газов, что имеет следствием недогрев воды против теоретически возможных значений ее конечной температуры (см. указанный выше источник, стр. 59-60).

Задача настоящего изобретения состоит в уменьшении потребной поверхности контакта, а следовательно, в уменьшении габаритов контактного водонагревателя. Техническим результатом является интенсификация проходящих процессов.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в контактном водонагревателе, содержащем топку, расположенную над ней и отдаленную от топки надтопочным диском контактную камеру, распылитель воды и распределитель воды, распылитель воды размещен в топке водонагревателя. Боковые стенки топки снабжены обечайкой с образованием водяного кольцевого канала, в котором происходит дальнейший нагрев воды.

Высокотемпературный газ, получаемый в топке водонагревателя, способен активно испарять жидкость, и тем более, если последняя приводится в контакт с газом в виде мелких капель. Контакт воды и горячих газов в контактной камере на нижних слоях насадки обычно определяется тем, что вода имеет температуру выше точки росы газов, но ниже температуры мокрого термометра, являющейся предельной для нагрева воды газами данного начального влагосодержания и температуры. При испарении воды в газ происходит увеличение его влагосодержания до состояния, характеризуемого вторичной точкой росы, после достижения которой происходит только конденсация паров из газа. Состояние газа, близкое ко вторичной точке росы, может быть достигнуто при подаче в горячий газ соответствующего количества воды, претерпевшей полное испарение (очевидно, что данное количество воды значительно ниже нагреваемого в аппарате). Очевидна целесообразность проведения процесса полного испарения воды до контактной камеры, а точнее в зоне топки. В этом случае необходимая поверхность контакта определяется лишь процессом конденсации, а следовательно, представляет собой величину, значительно меньшую, чем в случае, когда определенная поверхность насадки потребна и для проведения процесса испарения.

Уменьшение высоты насадки (в случае применения насадочной контактной камеры) характеризует увеличение интенсивности контактного водонагревателя в целом.

Размещение распылителя воды в топочном пространстве контактного водонагревателя на сегодня является неизвестным и определяет соответствие настоящего изобретения критерию патентоспособности "новизна". Существенное изменение в работе аппарата и неочевидность решения для специалистов, подтверждаемая также ознакомлением с решениями в близких областях, определяет соответствие настоящего технического решения критерию патентоспособности "изобретательский уровень". Потребность в контактных водонагревателях, значительно возросшая в настоящее время в силу ряда причин, и полное отсутствие сложностей в расчете, проектировании и изготовлении аппаратов по настоящему изобретению определяет соответствие его критерию патентоспособности "промышленная применимость".

Изобретение поясняется чертежом, приведенным на фиг. 1.

Контактный водонагреватель имеет корпус 1, снабженный днищем 2, топкой 3, надтопочным диском 4 и контактной камерой 5. В контактной камере 5 на решетке 6 размещена насадка 7, выполненная, например, из колец Рашига. Над насадкой 7 установлен распределитель нагреваемой воды 8, топка 3 снабжена газовой горелкой 9, радиационной поверхностью 10 и размещенной между корпусом 1 и радиационной поверхностью 10 обечайкой 11, установленной с зазором к днищу 2. Обечайка 11 и корпус 1 снабжен также выходным патрубком 12 нагретой воды. В топке 3 под надтопочным диском 4 установлен распылитель-жидкости 13.

Контактный водонагреватель по настоящему изобретению работает следующим образом. В газовую горелку 9 подают смесь природного газа и воздуха, которая сгорает в топке 3, размещенной в корпусе 1 водонагревателя. Горячие газы в топочном пространстве вступают в контакт с распыленной водой, образуемой распылителем воды 13. Воду подают в количестве, достаточном для снижения температуры горячих газов до уровня, соответствующего вторичной точке росы. Охлажденные до указанного уровня горячие газы сгибают надтопочный диск 4, предотвращающий попадание воды из контактной камеры 5 в топочную камеру 3. В расположенную в корпусе 1 контактную камеру 5 подлежащую нагреву воду подают через распределитель 8 на насадку 7, расположенную на решетке 6. На насадке 7 происходит контакт нагреваемой воды и газов. Нагретая вода, стекающая по надтопочному диску, попадает в кольцо, образованное корпусом аппарата 1 и обечайкой 11, установленной с зазором к днищу 2. Далее вода поднимается по кольцевому каналу, образованному обечайкой 11 и радиационной поверхностью 10, которым являются боковые стенки топки, омываемой топочными газами. За счет контакта воды с радиационной поверхностью 10 происходит ее дальнейшее нагревание. Нагретую воду выводят из аппарата через выходной патрубок 12. Поскольку газы насыщаются парами воды в собственно топочной камеры 3, контактная камера и поверхность насадки 7 рассчитываются только на процесс конденсации, а следовательно, поверхность насадки в значительной мере снижена по сравнению с имеющимися на сегодня контактными водонагревателям.

Контактный водонагреватель предназначен для использования при нагреве помещений и снабжении потребителей горячей водой. Контактный нагреватель содержит распределитель воды, топку с расположенными в ней контактной камерой, отделенной надтопочным диском и распылителем воды, боковые стенки которой снабжены обечайкой с образованием кольцевого канала. Расположение распылителя воды в топке позволяет уменьшить потребную поверхность насадки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Контактный водонагреватель, содержащий топку, расположенную над ней и отделенную от топки надтопочным диском контактную камеру, распылитель и распределитель воды, отличающийся тем, что распылитель воды расположен в топке водонагревателя. 2. Водонагреватель по п.1, отличающийся тем, что боковые стенки топки снабжены обечайкой с образованием водяного кольцевого канала, в котором происходит дальнейший нагрев воды.