ТРУБНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ Российский патент 2007 года по МПК F24D5/08 

Изобретение относится к системам лучистого отопления и может быть использовано для отопления производственных и общественных объектов, например, помещений цехов, ангаров, спортивных сооружений, а также для обогрева открытых обслуживаемых площадок.

Известна панель лучистого обогрева помещений, содержащая металлический экран, снизу (снаружи) которого установлены цилиндрические греющие элементы, причем экран образован тремя участками, два из которых плоские и расположены под углом 145-155° друг к другу, третий, с целью снижения металлоемкости и повышения интенсивности лучистого теплообмена, выполнен огибающим греющий элемент (см. а.с. SU 1666878 A1, МПК 4 F24D 5/08, опубл. 30.07.91. Бюл. №28).

Однако известная панель лучистого обогрева помещений имеет недостатки. Вследствие своих технических особенностей - большого угла раскрытия экрана и прилегания к нему трубы, она тратит значительную часть подводимого тепла на нагрев воздуха, находящегося непосредственно у панели. Это приводит к уменьшению лучистой составляющей теплообмена из-за образования интенсивных конвективных потоков, уходящих из-под панели вверх, и к ненужному прогреванию верхней зоны помещения.

Наиболее близкими по технической сущности являются инфракрасные трубные излучатели, имеющие более закрытую форму экранов. К таким относится продукция многих мировых производителей газовых отопительных устройств - Roberts Gordon (США), Systema (Италия), GoGas (Германия) и других. Производимые ими трубные излучатели содержат металлический экран, снизу которого установлены цилиндрические греющие элементы, причем экран образован тремя плоскими участками, два из которых расположены под острым углом друг к другу, а третий - горизонтальный, и цилиндрические греющие элементы не контактируют с ним. (см., напр., "Модульные газолучистые обогреватели с излучающими трубами INFRA 6B-9B-12B". Инструкция по монтажу и эксплуатации. Издание 12IT0111 фирмы Systema). Такая форма экрана повышает лучистую составляющую теплоотдачи греющих элементов и энергоэкономичность системы в целом, т.к. интенсивность конвективных потоков, уходящих из-под панели вверх, сокращается.

Вместе с тем данные трубные излучатели имеют недостатки, связанные с заметной потерей тепла вследствие конвекции. Численный расчет излучателя, соответствующего по размерам трубному излучателю INFRA-9B фирмы Systema, установленному в помещении размерами поперечного сечения 18×10 м на высоте 5 м, произведенный посредством комплекса программ вычислительной гидроаэродинамики (ВГД), показал, что на излучающих трубах образуются достаточно интенсивные конвективные потоки воздуха, которые затем выходят из-под экрана, обтекают его и устремляются в верхнюю зону помещения, что приводит к бесполезным для отапливаемого помещения потерям тепла отопительной системой.

Техническим результатом (задачей) изобретения является уменьшение конвективной и увеличение лучистой составляющей теплоотдачи греющих элементов для повышения эффективности отопления рабочей зоны.

Технический результат достигается тем, что в трубном излучателе, содержащем металлический экран, снизу которого установлены u-образные цилиндрические греющие элементы, не контактирующие с ним, причем экран образован тремя плоскими участками, два из которых расположены под острым углом друг к другу, а третий - горизонтальный, согласно изобретению на уровне осей греющих элементов соосно продольной оси экрана закреплен прокатный профиль - ритардер, соразмерный с излучателем.

На фиг.1 представлен трубный излучатель, содержащий металлический экран 1. Экран образован тремя плоскими участками, два из которых 3, 4 расположены под острым углом друг к другу, а третий 5 - горизонтальный. Снизу установлены u-образные цилиндрические греющие элементы 2, не контактирующие с экраном 1. На уровне осей греющих элементов 2 соосно продольной оси экрана закреплен соразмерный с излучателем ритардер 6, изготовленный из прокатного профиля.

На фиг.2 представлены результаты численного расчета излучателя без ритардера-прототипа, соответствующего по размерам трубному излучателю INFRA-9B фирмы Systema, установленному в помещении размерами поперечного сечения 18×10 м на высоте 5 м.

На фиг.3 представлены результаты численного расчета излучателя согласно изобретению - с ритардером, также соответствующего по размерам трубному излучателю INFRA-9B фирмы Systema, установленному в помещении размерами поперечного сечения 18×10 м на высоте 5 м.

На фиг.4 показаны в увеличенном масштабе скорости 7, линии тока 8 и поперечное сечение ab, а на фиг.5 - температура 9, линии тока 8 и поперечное сечение ab потока нагретого воздуха, выходящего из-под экрана 1 излучателя без ритардера (прототип) в области А, выделенной на фиг.2 прямоугольником.

На фиг.6 показаны в увеличенном масштабе скорости 7, линии тока 8 и поперечное сечение ab, а на фиг.7 - температура 9, линии тока 8 и поперечное сечение ab потока нагретого воздуха, выходящего из-под экрана 1 излучателя с ритардером (согласно изобретения) в области А, выделенной на фиг.3 прямоугольником.

Трубный излучатель с ритардером 6 работает следующим образом. Конвективные потоки нагретого воздуха, образующиеся на излучающих трубах 2, задерживаются под экраном 1 ритардером 6. Это приводит к повышению температуры излучающих труб 2 и экрана 1, а значит к уменьшению конвективной и увеличению лучистой составляющей теплоотдачи греющих элементов 2 и повышению эффективности отопления рабочей зоны в целом.

Численный расчет излучателя, соответствующего по размерам трубному излучателю INFRA-9B фирмы Systema, установленного в помещении размерами 18×10 м на высоте 5 м, и содержащего в своей конструкции ритардер 6, закрепленный по оси экрана 1 на уровне осей греющих элементов 2 (см. фиг.3), показал, что из-за увеличения гидравлического сопротивления и уменьшения сечения для выхода нагретого воздуха из-под экрана 1, уменьшается его расход по сравнению с результатом аналогичного расчета излучателя по прототипу (без ритардера) (ср. с фиг.2). Сравнение расчетов показывает, что при одинаковой мощности излучающих труб 2 скорости выходящего из-под экрана 1 нагретого воздуха различаются ненамного и составляют около 0,032 м/с (см. фиг.4, 6 сечение ab). Однако его средняя температура при наличии ритардера 6 понижается на 7 K (значение средней температуры выходящего воздуха (333+343)/2=338 K без ритардера - см. фиг.5, и (321+341)/2=331 K с ритардером - фиг.7), а ширина сечения ab выходящего потока уменьшается приблизительно вдвое (что можно подсчитать по координатам точек а и b на фиг.4, 5, 6, 7). Это позволяет ориентировочно определить, что при установке ритардера потери тепла с уходящим из-под экрана воздухом сокращаются не менее чем на 60%.

Изобретение относится к системам лучистого отопления и может быть использовано для отопления производственных и общественных объектов. Технический результат: уменьшение конвективной и увеличение лучистой составляющей теплоотдачи греющих элементов для повышения эффективности отопления рабочей зоны. Трубный излучатель содержит металлический экран, снизу которого установлены u-образные цилиндрические греющие элементы, не контактирующие с ним. Экран образован тремя плоскими участками, два из которых расположены под острым углом друг к другу, а третий - горизонтально. На уровне осей греющих элементов соосно продольной оси экрана закреплен прокатный профиль - ритардер, соразмерный с излучателем. 7 ил.

Трубный излучатель, содержащий металлический экран, снизу которого установлены u-образные цилиндрические греющие элементы, не контактирующие с ним, причем экран образован тремя плоскими участками, два из которых расположены под острым углом друг к другу, а третий - горизонтальный, и цилиндрические греющие элементы, отличающийся тем, что на уровне осей греющих элементов соосно продольной оси экрана закреплен прокатный профиль - ритардер, соразмерный с излучателем.