ОТОПИТЕЛЬНЫЙ ГАЗОВЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 2004 года по МПК F24H1/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах теплоснабжения в качестве отопительного газового агрегата.

Известен контактно-поверхностный газовый водонагреватель, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода воды, в корпусе размещена топочная камера, сообщенная в верхней части с вертикальным пучком газоотводящих теплообменных труб, выше которого размещены водоотбойные козырьки и контактная камера (патент РФ №2055274, МПК F 01 Н 1/10, опубл. 27.02.1996 г.).

Известное устройство имеет сложную и громоздкую конструкцию, большую металлоемкость.

Наиболее близким к предложенному является горизонтальный отопительный котел для работы на жидком или газообразном топливе, содержащий топочную камеру с горелкой, снабженную водяной рубашкой, в верхней части которого расположены продольные каналы для дымовых газов, соединенные с топочной камерой при помощи перепускной камеры, причем поперечное сечение топочной камеры у ее открытого конца имеет овальную форму, постепенно переходящую в круглую у закрытого конца (патент СССР №290574, МПК F 01 Н 1/00, опубл. 22.12.1970 г.).

Данное устройство также обладает сложной конструкцией и низким коэффициентом полезного действия (к.п.д.) по причине недостаточной теплопроводности и низкой эффективности топочной камеры.

Задачей изобретения является повышение коэффициента полезного действия за счет равномерного смешения газа и воздуха и оптимизации движения пламени в топочной камере при увеличенной поверхности контакта с теплоносителем. Кроме того, предложенное техническое решение направлено на упрощение конструкции устройства и уменьшение его металлоемкости.

Поставленная задача достигается отопительным газовым агрегатом, содержащим корпус с патрубком подвода теплоносителя и патрубком отвода нагретого теплоносителя, котел с подогреваемым теплоносителем, в котором смонтирована топочная камера с горелкой, сообщающаяся с дымоходом, в котором в отличие от прототипа упомянутая топочная камера расположена под наклоном вверх от входа газа и при этом агрегат содержит контактную камеру, сообщенную с котлом, а также дополнительно несколько топочных камер с горелками, при этом топочные камеры расположены вертикально друг над другом и выполнены в форме цилиндра с гофрированными стенками с винтовым расположением ребер гофра, а расстояние от топочных камер до стенок котла составляет не более 40% от диаметра топочной камеры, а горелки расположены в нижней части топочных камер и каждая состоит из двух коаксиальных трубок с отверстиями, равномерно расположенными в 2 ряда по их длине, причем отверстия во внешней трубке выполнены в горизонтальной плоскости, смещенной вниз от ее оси на величину, равную примерно половине радиуса трубки, а отверстия во внутренней трубке выполнены диаметрально противоположными в вертикальной плоскости с диаметром, в 3-4 раза превышающим диаметр отверстий наружной трубки.

В качестве теплоносителя может использоваться вода или тосол.

Предложенная конструкция горелки благодаря системе отверстий обеспечивает равномерное по давлению распределение газо-воздушной смеси и соответственно равномерное горение газа.

Гофрированная топочная камера обеспечивает большой коэффициент передачи тепла от горелки к теплоносителю за счет того, что пламя горелки равномерно охватывает и повторяет форму гофры топочной камеры. Кроме того, обеспечивается механическая надежность соединений за счет компенсации удлинения или сжатия. За счет прочности конструкции топочной камеры уменьшается толщина стенок в 3-4 раза по сравнению с известным исполнением. Это приводит к увеличению теплопроводности и соответственно к повышению к.п.д.

Вертикальное расположение топочных камер обеспечивает быстрый нагрев теплоносителя за счет увеличения площади нагрева и интенсивной циркуляции теплоносителя через котел из-за большой разности давлений теплоносителя в котле и в системе. При этом оговоренное расстояние топочных камер от стенок котла не более 40% является оптимальным из соображений минимальных габаритов агрегата и уменьшения его металлоемкости.

Наличие в предложенном устройстве системы возврата в котел отработанного теплоносителя через контактную камеру также приводит к повышению к.п.д.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показан отопительный газовый агрегат в разрезе и вид спереди. На фиг.2 показано схематично движение газо-воздушной смеси и пламени внутри топочной камеры.

Отопительный агрегат содержит корпус 1 с патрубками отвода 2 и подвода 3 теплоносителя, котел с подогреваемым теплоносителем 4, контактную камеру 5, топочные камеры 6 с газовыми горелками 7. Газовые горелки выполнены в виде коаксиальных трубок - внешней 8 и внутренней 9 с отверстиями в каждой соответственно 10 и 11 (фиг.2). Агрегат содержит также дымоход 12, сообщающийся с топочными камерами 6.

Система отверстий в трубках газовой горелки выполнена следующим образом. Отверстия 10 во внешней трубке 8 выполнены равномерно по всей длине в два ряда в горизонтальной плоскости, смещенной относительно оси трубки на расстояние, равное примерно половине радиуса трубки. Диаметр отверстий зависит от размеров горелки и топочной камеры и составляет 1-5 мм. Отверстия 11 во внутренней трубке 9 выполнены также в 2 раза диаметрально противоположно в вертикальной плоскости, т.е. перпендикулярно плоскости отверстий внешней трубки. Их диаметр в 3-4 ряда превышает диаметр отверстий внешней трубки.

Указанное расположение отверстий и соотношение их размеров увеличивает путь прохождения газо-воздушной смеси через горелку (фиг.2), обеспечивая равномерное горение по всей длине горелки, и таким образом повышая к.п.д. отопительного агрегата.

Каждое из отверстий 10 внешней трубки расположено напротив внешних ребер гофра топочной камеры, что обеспечивает обтекание пламенем поверхностей гофра и увеличивает таким образом площадь подогрева теплоносителя и соответственно к.п.д.

Отопительный агрегат работает следующим образом.

Система отопления заполнена теплоносителем, например водой, которая подается через патрубок 3 в котел 4, сообщающийся с контактной камерой 5. В горелках 7 топочных камер 6 осуществляют розжиг подаваемого через газопровод газа, который через гофрированные стенки нагревает теплоноситель в котле. Продукты горения газа поступают в дымоход 12. Они используются для дополнительного обогрева теплоносителя в контактной камере 5.

В связи с тем, что емкость контактной камеры значительно меньше емкости котла, она прогревается быстрее и происходит движение горячего теплоносителя из контактной камеры в систему отопления, создавая разность давлений между контактной камерой и котлом. За счет этого увеличивается скорость отвода тепла и следственно возрастает экономичность отопительного газового агрегата.

Использование нескольких топочных камер, расположенных вертикально друг над другом, обеспечивает быстрый нагрев теплоносителя в котле. Кроме того, за счет разности давления теплоносителя по высоте котла осуществляется интенсивная циркуляция и увеличивается теплообмен.

Таким образом предложенное изобретение позволяет повысить к.п.д. отопительного газового агрегата, упростить конструкцию, уменьшить металлоемкость и существенно сэкономить расход природного газа.

Изобретение предназначено для нагрева теплоносителя и может быть использовано в системах теплоснабжения. Отопительный газовый агрегат содержит корпус с патрубком подвода теплоносителя и патрубком отвода нагретого теплоносителя, котел с подогреваемым теплоносителем, в котором смонтирована топочная камера с горелкой, сообщающаяся с дымоходом и расположенная под наклоном вверх от входа газа. Агрегат содержит контактную камеру, сообщенную с котлом, и дополнительно несколько топочных камер с горелками, которые расположены вертикально друг над другом и выполнены в форме цилиндра с гофрированными стенками с винтовым расположением ребер гофра. Расстояние от топочных камер до стенок котла составляет не более 40% от диаметра топочной камеры. Горелки расположены в нижней части топочных камер и каждая состоит из двух коаксиальных трубок с отверстиями, равномерно расположенными в 2 ряда по их длине, причем отверстия во внешней трубке выполнены в горизонтальной плоскости, смещенной вниз от ее оси на величину, равную примерно половине радиуса трубки, а отверстия во внутренней трубке выполнены диаметрально противоположными в вертикальной плоскости с диаметром, в 3-4 раза превышающим диаметр отверстий наружной трубки. Изобретение обеспечивает повышение КПД, упрощение конструкции, уменьшение его металлоемкости и экономию расхода газа. 2 ил.

1. Отопительный газовый агрегат, содержащий корпус с патрубком подвода теплоносителя и патрубком отвода нагретого теплоносителя, котел с подогреваемым теплоносителем, в котором смонтирована топочная камера с горелкой, сообщающаяся с дымоходом, отличающийся тем, что упомянутая топочная камера расположена под наклоном вверх от входа газа и при этом агрегат содержит контактную камеру, сообщенную с котлом, а также дополнительно несколько топочных камер с горелками, при этом топочные камеры расположены вертикально друг над другом и выполнены в форме цилиндра с гофрированными стенками с винтовым расположением ребер гофра, а расстояние от топочных камер до стенок котла составляет не более 40% от диаметра топочной камеры, а горелки расположены в нижней части топочных камер и каждая состоит из двух коаксиальных трубок с отверстиями, равномерно расположенными в 2 ряда по их длине, причем отверстия во внешней трубке выполнены в горизонтальной плоскости, смещенной вниз от ее оси на величину, равную примерно половине радиуса трубки, а отверстия во внутренней трубке выполнены диаметрально противоположными в вертикальной плоскости с диаметром, в 3-4 раза превышающим диаметр отверстий наружной трубки.2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что в качестве теплоносителя может использоваться вода или тосол.