ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 2000 года по МПК F24H1/00 F24H1/44 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах отопления и горячего водоснабжения, а также в подогревателях жидкостей и газов.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является техническое решение по патенту FR 2097272, F 24 Н 1/00, 1972, содержащее корпус в виде цилиндрической водяной рубашки, закручивающие потоки воды элементы, патрубки подвода и отвода воды, трубчатый с концентрично расположенными гнутыми трубами и кольцевым соединяющим концы последних коллектором, разделенным на входную часть, соединенную с водяной рубашкой, и выходную часть с патрубком отвода воды, выполненным встроенным во внутреннюю полость водяной рубашки с образованием кольцевого конвективного газохода между ним и радиационной топкой в центре экрана.

Недостатком данного котла является нетехнологичность изготовления и неэффективность использования дымовых газов. Кроме того, данная конструкция не решает задачи использования кругового турбулентного движения теплоносителя для повышения теплообмена и уменьшения накипеобразования при улучшении ремонтопригодности.

Цель изобретения - повышение эффективности водогрейного котла путем интенсификации теплообмена при одновременном улучшении газоплотности котла и возможности монтажа и демонтажа.

Поставленная цель достигается тем, что в водогрейном котле, содержащим корпус в виде цилиндрической водяной рубашки с проходящими через него дымогарными трубами, встроен трубчатый экран из концентрично расположенных U-образно гнутых труб с элементами для закручивания воды с образованием кольцевого конвективного газохода, причем гнутые трубы, выполненные нескольких типоразмеров, соединяясь по периметру криволинейными плавниками и составляя мембранный экран, образуют в центре радиационную топку, концы труб соединены кольцевым коллектором, разделенным перегородками на входную часть, разъемно соединенную с водяной рубашкой, и выходную часть, а гнутые части труб, располагаясь относительно одних частей параллельно, относительно других - перекрестно, образуют сложную поворотную камеру для прохождения продуктов сгорания из радиационной топки в кольцевой конвективный газоход. Трубчатый экран может быть выполнен из разъемных между собой по крайней мере двух секций, соединенных разборными патрубками, установленными снаружи котла, на входе и выходе в сектора кольцевого коллектора.

На фиг. 1 представлен продольный разрез котла, на фиг. 2 поперечный разрез, на фиг. 3 - вариант исполнения трубчатого экрана из разъемных секций.

Водогрейный котел содержит корпус 1 в виде водяной рубашки, обеспечивающий газоплотность конструкции. Внутри водяной рубашки по периметру параллельно оси котла проходят дымогарные трубы 2. Снаружи водяная рубашка 1 закрыта теплоизолирующей облицовкой 3, через которую к рубашке 1 проходит патрубок подвода воды 4. Во внутренней полости водяной рубашки 1 встроен трубчатый экран 5 из концентрично расположенных U-образно гнутых труб 6 с элементами для закручивания воды с целью повышения теплопередачи к ней от стенки трубы. Между водяной рубашкой 1 и трубчатым экраном 5 образован кольцевой конвективный газоход 7. Гнутые трубы 6 выполнены нескольких типоразмеров, соединены по периметру криволинейными плавниками 8 и, составляя мембранный экран 5, образуют в центре радиационную топку 9. Концы труб 6 соединены кольцевым коллектором 10, разделенным перегородками на входную 11 и выходную 12 части. Входная часть коллектора 10 разъемно соединена с водяной рубашкой 1 посредством фланцевого или муфтового соединения патрубков 13 и 14 снаружи котла для обеспечения возможности разделения водотрубной и газотрубной частей при ремонте. Гнутые части труб 6, располагаясь относительно одних гнутых параллельно, относительно других - перекрестно, образуют сложную поворотную камеру 15 для прохождения продуктов сгорания из радиационной топки 9 в кольцевой конвективный газоход 7.

Котел работает следующим образом.

При сжигании топлива в радиационной топке 9 котла продукты сгорания, попадая в сложную поворотную камеру 15 и повышая турбулентность истечения при прохождении между гнутыми частями труб, попадают в кольцевой конвективный газоход 6. Далее продукты сгорания, разворачиваясь, через дымогарные трубы направляются в отводящий газоход 16 и систему удаления дымовых газов.

Повышение турбулентности истечения газов позволяет организовать наибольший теплосъем с прилегающих поверхностей нагрева.

Процессы циркуляции теплоносителя (воды) и теплообмена в котле осуществляются следующим образом.

Теплоноситель через патрубок подвода 4 поступает в водяную рубашку 1, распределяясь по замкнутому контуру последней, огибая дымогарные трубы 2 диагонально патрубку подвода, нагреваясь частично от дымогарных труб, частично - от внутренней стенки водяной рубашки, через разъемные соединения 13 и 14 попадает во входную часть кольцевого коллектора 10. Далее теплоноситель, распределяясь по коллектору, поступает в гнутые трубы 6, имеющие элементы раскручивания потока воды для повышения эффективности теплообмена, огибая всю топку 9 по гнутым трубам 6 и, окончательно нагреваясь, собирается в выходной части кольцевого коллектора 10. Затем через выходной патрубок 16 от коллектора поток теплоносителя отводится в сеть.

Использование такого котла позволяет более эффективно использовать теплоту сгорания топлива, повысить эффективность теплообмена при одновременном повышении газоплотности, упрощении конструкции и обеспечении возможности монтажа и демонтажа.

Котел предназначен для использования в системах отопления и горячего водоснабжения, а также в подогревателях жидкостей и газов. Котел содержит корпус в виде цилиндрической водяной рубашки, дымогарные трубы, закручивающие потоки воды элементы, расположенные в трубчатом экране, кольцевой коллектор, патрубки подвода и отвода воды. Трубчатый экран состоит из концентрично расположенных U-образных гнутых труб нескольких типоразмеров, соединенных по периметру криволинейными плавниками с образованием мембранного экрана, причем гнутые части труб, располагаясь относительно других гнутых частей параллельно, относительно других перекрестно, образуют поворотную камеру для прохождения продуктов сгорания из радиационной топки в кольцевой конвективный газоход. Кольцевой коллектор соединяет концы труб и разделен на входную часть, соединенную с водяной рубашкой, и выходную часть с патрубком отвода воды, при этом входная часть кольцевого коллектора соединена с водяной рубашкой разъемным для теплоносителя соединением. Конструкция котла обеспечивает интенсификацию теплообмена при одновременном улучшении газоплотности котла и возможности монтажа и демонтажа. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Водогрейный котел, содержащий корпус в виде цилиндрической водяной рубашки, закручивающие потоки воды элементы, патрубки подвода и отвода воды, трубчатый экран с концентрично расположенными гнутыми трубами и кольцевым, соединяющим концы последних коллектором, разделенным на входную часть, соединенную с водяной рубашкой, и выходную часть с упомянутым патрубком отвода воды, выполненным встроенным во внутреннюю полость водяной рубашки с образованием кольцевого конвективного газохода между ним и радиационной топкой в центре экрана, отличающийся тем, что через водяную рубашку проходят дымогарные трубы, закручивающие потоки воды элементы расположены в упомянутом трубчатом экране, гнутые трубы выполнены U-образными, нескольких типоразмеров, соединены по периметру криволинейными плавниками с образованием мембранного экрана, а гнутые части труб, располагаясь относительно одних гнутых частей параллельно, относительно других перекрестно, образуют поворотную камеру для прохождения продуктов сгорания из радиационной топки в кольцевой конвективный газоход, входная часть кольцевого коллектора соединена с водяной рубашкой разъемным для теплоносителя соединением, при этом корпус котла имеет снаружи теплоизолирующую облицовку. 2. Котел по п.1, отличающийся тем, что трубчатый экран может быть выполнен из разъемных между собой, по крайней мере двух секций, соединенных разборными патрубками, установленными снаружи котла на входе и на выходе в сектора кольцевого коллектора.