СЕКЦИОННЫЙ РАДИАТОР Российский патент 2003 года по МПК F24H3/00 

Изобретение относится к области отопления, в частности секционным радиаторам для жилых, общественных и производственных помещений.

Известен секционный радиатор с вертикальными колонками, соединенными между собой наклонными ребрами, не выходящими за пределы колонок [1].

Известен также радиатор, содержащий скрепленные между собой секции с разным количеством теплообменных колонок в каждой, подключенных к верхним и нижним головкам с одинаковыми по конфигурации для всего набора секций внешними поверхностями вертикальных теплообменных колонок [2].

В известных чугунных радиаторах теплообменные колонки выполнены с равными площадями наружных поверхностей и внутренних каналов в поперечном сечении, симметрично относительно продольной оси головок и имеют одинаковые конфигурации.

Недостатками данных приборов являются низкий теплообмен от теплоносителя в отапливаемое помещение, высокая металлоемкость, несовременный (устаревший) внешний вид и низкие гигиенические характеристики.

Технический результат, достигаемый данным изобретением, заключается в интенсификации теплообмена от теплоносителя в отапливаемое помещение, снижение металлоемкости, улучшение внешнего вида и гигиенических характеристик.

Указанный технический результат достигается комплексно тем, что заданное количество вертикальных оребренных теплообменных колонок в секциях выполнено асимметрично относительно продольной оси головок и имеет большую, увеличенную относительно внутренних колонок площадь сечения внутренних каналов, а также наружных поверхностей, при этом лицевые поверхности колонок удлинены в сторону смежных секций, образуя декоративную теплообменную панель.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид секционных радиаторов. В данном примере радиатор пятисекционный. Количество секций в зависимости от необходимого номинального теплового потока может быть разным.

На фиг.2, 3, 4 изображены характерные примеры исполнения радиаторов. При этом ребра 17 секций выполнены на боковых поверхностях колонок и расположены параллельно продольной оси 6 головок, образуя таким образом вертикальные коридоры (например, 18, 19, 20) между ребрами смежных секций различного сечения для конвективных потоков воздуха.

На фиг. 2 изображен разрез А-А на фиг.1 радиатора с колонками с внутренними каналами 3, 4 для прохода теплоносителя, имеющими сечения прямоугольной формы, развернутыми на 90^o относительно друг друга, при этом панель 5 образована путем расположения длинных лицевых поверхностей колонок вдоль оси головок. Секционный радиатор состоит из скрепленных между собой колонок с головками, стянутыми между собой.

На фиг.3 изображен разрез А-А на фиг.1 радиатора, секции которого могут быть выполнены из комбинированных колонок, одна из которых выполнена с внутренним каналом 7 для прохода теплоносителя, а другая выполнена в виде таврообразного выступа 8 с широкой полкой, при этом с целью исключения повышения гидравлического сопротивления и сохранения теплоемкости радиатора площадь сечения внутреннего канала 7 выполнена равной или больше суммарного сечения двух каналов 3 и 4. Для интенсификации теплообмена кроме наружного оребрения колонка может иметь дополнительно на внутренних стенках канала вертикальные ребра (не показаны). Полка таврообразных выступов расположена вдоль продольной оси головок и образует панель 9.

На фиг.4 изображен разрез А-А на фиг.1 радиатора из чередующихся друг за другом разнотипных секций 10 и 11 с различными по конфигурации поверхностями колонок секций и содержит двойную ступенчатую внешнюю и внутреннюю панели, образованные из чередующихся друг за другом выступающих наружу и утопающих внутрь наружных стенок внешних колонок.

Радиатор работает следующим образом. Греющий теплоноситель поступает из приемных головок 1 (фиг. 1) в вертикальные каналы 3, 4 (фиг.2), в которых отдает тепло наружному воздуху и, охлаждаясь, собирается в сборных головках 2 и отводится из радиатора. За счет разных площадей в поперечном сечении каналов, увеличенной у лицевой колонки относительно канала внутренней колонки, асимметричности их расположения относительно головок и переменной формы каналов происходит изменение скорости движения греющего теплоносителя и его перемешивание, т.е. турбулизация. Общеизвестно, перемешивание теплоносителя внутри радиатора интенсифицирует теплоотдачу от теплоносителя к стенкам секций радиатора. Далее теплопередача с наружных стенок колонок секций происходит одновременным действием конвекции и теплового излучения.

Эффективность радиатора растет за счет оптимального перераспределения теплоотдающих поверхностей радиатора вглубь отапливаемого помещения, т.е. в сторону лицевой панели. Это в данном изобретении достигается за счет асимметричного выполнения теплообменных колонок относительно плоскости, проходящей вдоль продольных осей головок, за счет большего, увеличенного сечения наружной колонки относительно внутренней колонки, за счет панели, образованной за счет переменной формы сечения каналов. Сечения внутренних каналов, а также наружных поверхностей вертикальных теплообменных колонок в секциях выполнены таким образом, чтобы длина фронтальной части их периметров была бы больше длины тыльной части. При этом сечения каналов переменной формы могут быть выполнены, например, в виде трапеции, овала, большая сторона которого направлена в сторону лицевой панели (не показана). При выполнении вертикальных теплообменных колонок и, соответственно, каналов, например, в виде круга или эллипса с одинаковыми площадями наружных и внутренних колонок перераспределение тепла осуществляется за счет следующих факторов: асимметричности их выполнения и наличия теплообменной панели наружной колонки. При этом присутствует и эффект турбулизации за счет асимметричности вертикальных каналов относительно продольной оси головок.

Основная часть конвективного теплообмена осуществляется внутри радиатора в вертикальных коридорах, ряд которых имеются в пространстве между смежными секциями, тыльной поверхностью 14 панели и стеной отапливаемого помещения, способствующих увеличению тяги и теплоотдачи радиатора.

Увеличенная тяга в вертикальных коридорах помимо улучшения теплотехнических характеристик в сочетании с наличием только вертикальных поверхностей колонок и ребер исключает возможность оседания (накапливания) пыли на стенках радиатора, что обеспечивает его улучшенные гигиенические характеристики.

Значительную часть тепла радиатор отдает путем излучения от поверхности. Наличие теплообменной панели с большой поверхностью нагрева дополнительно интенсифицирует лучевое распространение тепла, обеспечивая теплоотдачу наружному воздуху с лицевой поверхности 5, 9 панели и тыльной поверхности 14.

Указанная панель помимо улучшения теплотехнических характеристик и выполнения декоративной роли еще и способствует снижению металлоемкости, т.к. она сформирована без дополнительного увеличения веса радиатора из удлиненной лицевой стенки колонки, или развернув колонку на 90^o, располагая длинной стороной вдоль оси головок, или выполнив колонку в виде таврообразного выступа 8, располагая полку 9 вдоль продольной оси головок.

Выполненные на боковых поверхностях колонок ребра 17, расположенные параллельно оси головок, рассекают (разделяют) межсекционное пространство, образуя таким образом множество коридоров (например, 18, 19, 20) для восходящих потоков воздуха, который, соприкасаясь с нагретыми оребренными поверхностями колонок, нагревается и поднимается вверх с большей скоростью и интенсифицирует теплообмен в радиаторных секциях, увеличивая скорость движения греющего теплоносителя внутри секций.

Дополнительное увеличение количества коридоров и соответственно дополнительная интенсификация теплообмена достигается выполнением ребер смещенными относительно близрасположенных ребер смежных секций. Это технически в заявленном изобретении осуществляется путем компоновки радиатора из чередующихся друг за другом разнотипных секций.

Компоновкой радиатора из разнотипных секций (см. фиг.4) с различными по конфигурации поверхностями колонок кроме описанного выше эффекта интенсификации теплообмена путем увеличения количества коридоров для восходящих потоков воздуха достигается еще и дополнительное снижение металлоемкости путем повышения точности подбора необходимой поверхности нагрева за счет уменьшения среднего номенклатурного шага номинального теплового потока радиатора и выполнения двойной ступенчатой фронтальной панели 5 и 9 и тыльной панели 12 и 13, образованных из чередующихся друг за другом выступающих наружу поверхностей 9 и 12 и утопающих внутрь поверхностей 5 и 13. Между утопающими и выступающими поверхностями имеются вертикальные проемы 15 и 16, способствующие присосу наружного холодного воздуха в вертикальные коридоры по мере увеличения скорости движения нагретого воздуха внутри радиатора, тем самым обеспечивая прохождение большего количества воздуха через радиатор и интенсифицируя теплообмен.

При наличии сплошной теплоизлучающей лицевой панели без наличия оптимальных проемов между элементами панели смежных секций практически часть теплоизлучения теряется в глубине радиатора. При наличии двух фронтальных панелей 9 и 5 (фиг.4) ширина проемов увеличивается без ухудшения внешнего вида радиатора и уменьшения общей площади панели и тем самым создаются расширенные вертикальные проемы 1, 5, через которые проходит тепловое излучение из глубины радиатора, т.е. с боковых ребер и с боковых стенок колонок секций. Это технически достигается компоновкой радиатора из разнотипных секций. При этом часть секций имеет комбинированные колонки, одна из колонок выполнена с внутренним каналом для прохода теплоносителя, а другая выполнена в виде таврообразного выступа с широкой полкой, а другие смежные секции имеют теплоизлучающую панель, выполненную путем удлинения лицевой поверхности колонки.

При близком расположении смежных поверхностей секций относительно друг друга и смежных ребер в смежных секциях происходит частичное погашение теплового излучения. Выбор оптимального расстояния между поверхностями смежных секций и их ребрами достигается без увеличения габаритов радиатора путем компоновки его из чередующихся друг за другом разнотипных секций. При такой компоновке уменьшается и средний номенклатурный шаг номинального теплового потока, что позволяет оптимизировать теплоотдачу и, следовательно, оптимизировать высокие характеристики радиатора.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР SU 1615483, кл. F 24 Н 3/00, 1991.

2. Патент РФ RU 2008571, кл. F 24 Н 3/00, 1994.

3. ГОСТ 8690-94. Радиаторы отопительные чугунные. Технические условия.

Изобретение предназначено для применения в области отопления, а именно в секционных радиаторах для жилых, общественных и производственных помещений. Изобретение содержит скрепленные между собой секции с заданным количеством вертикальных теплообменных оребренных колонок с головками, стянутыми между собой, причем площади вертикальных теплообменных колонок в секциях расположены асимметрично относительно оси головок, колонки выполнены с внутренними каналами прямоугольного сечения, а лицевые поверхности колонок удлинены в сторону смежных секций, образуя теплообменную панель, причем ребра, выполненные на боковых поверхностях колонок, расположены параллельно оси головок, образуя вертикальные коридоры различного сечения между ребрами смежных секций. Колонки развернуты относительно друг друга на 90^o. Лицевая панель образована путем расположения длинных лицевых поверхностей колонок вдоль оси головок, а секции могут быть выполнены из комбинированных колонок, имеющих таврообразный выступ с широкой полкой, расположенной вдоль оси головок, причем площадь сечения внутреннего канала такой колонки равна или больше суммарного сечения двух каналов секций радиатора. Изобретение позволяет интенсифицировать теплообмен от теплоносителя в отапливаемое помещение, снизить металлоемкость. 5 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Секционный радиатор, состоящий из скрепленных между собой секций с заданным количеством вертикальных теплообменных оребренных колонок с головками, стянутыми между собой, отличающийся тем, что площади вертикальных теплообменных колонок в секциях расположены асимметрично относительно оси головок, колонки выполнены с внутренними каналами прямоугольного сечения, а лицевые поверхности колонок удлинены в сторону смежных секций, образуя теплообменную панель, причем ребра, выполненные на боковых поверхностях колонок, расположены параллельно оси головок, образуя вертикальные коридоры различного сечения между ребрами смежных секций. 2. Секционный радиатор по п.1, отличающийся тем, что колонки развернуты друг относительно друг друга на 90^o. 3. Секционный радиатор по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что лицевая панель образована путем расположения длинных лицевых поверхностей колонок вдоль оси головок. 4. Секционный радиатор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что секции могут быть выполнены из комбинированных колонок, имеющих таврообразный выступ с широкой полкой, расположенной вдоль оси головок, причем площадь сечения внутреннего канала такой колонки равна или больше суммарного сечения двух каналов секций радиатора. 5. Секционный радиатор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что радиатор состоит из чередующихся друг за другом, скрепленных между собой разнотипных секций. 6. Секционный радиатор по п.1, отличающийся тем, что радиатор может иметь двойную ступенчатую внешнюю и внутреннюю панели.