КОТЕЛ ОТОПИТЕЛЬНЫЙ ГАЗОВЫЙ Российский патент 2008 года по МПК F24H1/00 F23J15/02 

Изобретение относится к бытовой топливоиспользующей аппаратуре и может быть использовано в газовых проточных и емкостных водоподогревателях, отопительных аппаратах для нужд отопления и горячего водоснабжения квартир в жилых домах.

Известен котел отопительный газовый для нужд отопления и горячего водоснабжения в жилых помещениях (см. патент РФ №2269065 МПК F24Н 9/20, F23N 5/00 2006 Бюл. №03), состоящий из прямоугольного шкафа с тепловой защитой и кожухом, внутри которого расположены топка с горелкой, теплообменник и патрубок выхода продуктов сгорания через внешнюю стенку помещения, на которой герметично установлена кассета с адсорбирующим веществом, при этом патрубок выхода содержит конусообразный насадок с криволинейными плоскостями и направляющими закручивающими ребрами.

Недостатком является увеличение аэродинамического сопротивления конусообразного насадка за счет налипания загрязнений на внутреннюю поверхность его при движении газовоздушной смеси, выбрасываемой в окружающую среду, что в конечном итоге приводит к снижению эффективности работы котла отопительного газового в целом.

Технической задачей предлагаемого изобретения является поддержание нормированных параметров работы котла отопительного газового в течение длительной эксплуатации при наличии воздействия как положительных, так и отрицательных температур окружающей среды на конусообразный насадок.

Технический результат по повышению эксплуатационной надежности котла отопительного газового в условиях изменяющихся температурных воздействий на конусообразный насадок достигается тем, что котел отопительный газовый для нужд отопления и горячего водоснабжения в жилых помещениях состоит из прямоугольного шкафа с тепловой защитой и кожухом, внутри которого расположены топка с горелкой, теплообменник и патрубок выхода продуктов сгорания через внешнюю стенку помещения, на которой герметично установлена кассета с адсорбирующим веществом, при этом патрубок выхода содержит конусообразный насадок с криволинейными плоскостями и направляющими закручивающими ребрами, причем конусообразный насадок выполнен из биметалла, причем материал биметалла со стороны криволинейных плоскостей имеет коэффициент теплопроводности, превышающий в 2,0-2,3 раза значение коэффициента теплопроводности материала со стороны окружающей среды.

На фиг.1 изображен котел отопительный газовый, на фиг.2 - патрубок выхода продуктов сгорания с конусообразным насадком и кассетой, заполненной адсорбирующим веществом, на фиг.3 - толщина конусообразного насадка, выполненного из биметалла с соотношением коэффициентов теплопроводности материала, находящегося с внутренней стороны, и материала, находящегося с наружной стороны, 2,0-2,3 раза.

Котел отопительный газовый состоит из прямоугольного шкафа 1 с тепловой изоляцией и кожухом, внутри которого расположены камера сгорания 2 с горелкой 3, теплообменник 4 и патрубок выхода продуктов сгорания 5. между внутренней поверхностью внешней стенки и внутренней стенкой 6 жилого помещения и кожухом прямоугольного шкафа 1 с тепловой изоляцией в патрубке выхода продуктов сгорания 5 герметично установлена кассета 7 с адсорбирующим веществом (например, силикагели КСМ-5). Патрубок выхода продуктов сгорания 5 снабжен конусообразным насадком 9 с криволинейными плоскостями 10 и направляющими и закручивающими ребрами 11. Конусообразный насадок 9 выполнен из биметалла 12, причем материал биметалла 12 со сторон криволинейных плоскостей 10 имеет коэффициент теплопроводности, превышающий в 2,0-2,3 раза значение коэффициента теплопроводности материала со стороны окружающей среды.

Котел отопительный газовый работает следующим образом.

Из газовой сети природный газ низкого давления через систему автоматизации по газопроводу (на фиг. не показан) поступает в топку 2 к горелке 3, где воспламеняется. Образовавшиеся продукты сгорания проходят через теплообменник 4, где осуществляется нагрев воды, и далее поступают в патрубок выхода продуктов сгорания 5, где контактируют с адсорбером 8 в кассете 7.

Воздушный поток, окружающий вертикально установленный конусообразный насадок 9 со стороны внешней стенки 6, обтекает криволинейные поверхности плоскости 10, а также направляющие и закручивающие ребра 11, закручивается, создавая эжекционный эффект за счет увеличения скорости воздуха в канале между криволинейной поверхностью плоскости 10 и внешней поверхностью патрубка выхода продуктов сгорания 5.

Завихренный поток атмосферного воздуха (ветровая тяга), контактируя с потоком продуктов сгорания, выбрасываемым из патрубка выхода продуктов сгорания 5, закручивая его, частично охлаждается и создает разряжение внутри патрубка выхода продуктов сгорания 5. В результате получаемое разряжение (дополнительная ветровая тяга), многократно превышающая аэродинамическое сопротивление слоя адсорбирующего вещества 8 в плоскости 7, способствует эффективному выбрасыванию очищенного от газообразуемых загрязнений продуктов сгорания потока дымовых газов из патрубка выхода продуктов сгорания 5.

При положительных температурах окружающей среды возникает температурный перепад (разность температур между атмосферным воздухом, воздействующим на внешнюю поверхность конусообразного насадка 9, и газовоздушной смесью, воздействующей на внутреннюю поверхность конусообразной насадки 9), обеспечивающий движение заданного теплового потока от внутренней поверхности конусообразного насадка к его внешней поверхности, с величиной температурного градиента, создающего термовибрацию (см., например, Дмитриев A.M. и др. Биметаллы - Пермь, 1991 г.), предотвращающую налипание частиц загрязнений (сажи, копоти, ржавчины и окалины) на криволинейные направляющие, расположенные на внутренней поверхности конусообразного насадка.

При отрицательных температурах окружающей среды и практически постоянной, не изменяющийся от климатических условий температуре газовоздушной смеси возникает соответственно более высокий температурный перепад, что может вызвать интенсификацию термовибрации криволинейных направляющих с последующим их разрушением. Поэтому наличие материала биметалла конусообразного насадка со стороны криволинейных поверхностей направляющих со значительной величиной коэффициента теплопроводности (в 2,0-2,3 раза более высокого значения, чем величина коэффициента теплопроводности с внешней стороны конусообразного насадка 9) приводит к возрастанию градиента температур и более быстрому рассеиванию теплового потока (см., например, Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача М.: 1980 г.) по биметаллическому конусообразному насадку 9, что резко снижает интенсивность термовибрации, приводя ее к значению, заданному при положительных температурах окружающей среды, т.е. термовибрации по своей величине постоянны в течение года и не зависят от погодно-климатических условий эксплуатации биметаллической конусообразной насадки 9.

Движение потока по патрубку выхода продуктов сгорания 5 при длительной эксплуатации приводит к образованию, накоплению и последующему перемещению загрязнений, которые налипают на криволинейной плоскости 10, направляющие и закручивающие ребра 1, уменьшая проходное сечение конусообразного насадка 9, увеличивая его аэродинамическое сопротивление, что в конечном итоге приводит к снижению степени очистки сгорания в герметично установленной кассете 7 с адсорбирующим веществом (например, силикагель КСМ-5). А это способствует резкому снижению экологической эффективности работы котла отопительного газового. Для устранения данного явления необходимо обеспечение невозможности налипания загрязнений, например путем микровибрации конусообразного насадка, в качестве чего предложено использовать термовибрации, возникающие в биметаллах при соответствующем температурном перепаде, который практически постоянно наблюдается при работе котла отопительного газового, эксплуатируемого в изменяющихся погодно-климатических условиях.

Оригинальность технического решения по повышению эффективности работы котла отопительного газового заключается в том, что обеспечивается поддержание нормированных параметров по экологическим характеристикам очистки продуктов сгорания, что достигается в результате устранения процесса залипания загрязнений на внутренней поверхности элементов конусообразного насадка путем конструктивного выполнения их из биметалла, причем значение коэффициента теплопроводности материала биметалла со стороны продуктов сгорания в 2,0-2,3 раза выше, чем значение коэффициента теплопроводности его материала со стороны окружающей конусообразный насадок среды.

Изобретение предназначено для очистки продуктов сгорания и может быть использовано в водоподогревателях и отопительных аппаратах. Котел состоит из прямоугольного шкафа с тепловой защитой и кожухом, внутри которого расположены топка с горелкой, теплообменник и патрубок выхода продуктов сгорания через внешнюю стенку помещения, на которой герметично установлена кассета с адсорбирующим веществом. Патрубок выхода содержит конусообразный насадок с криволинейными плоскостями и направляющими закручивающими ребрами. Конусообразный насадок выполнен из биметалла, причем материал биметалла со стороны криволинейных плоскостей имеет коэффициент теплопроводности, превышающий в 2,0-2,3 раза значение коэффициента теплопроводности материала со стороны окружающей среды. Изобретение обеспечивает поддержание нормированных параметров работы котла отопительного газового в течение длительной эксплуатации при наличии воздействия как положительных, так и отрицательных температур окружающей среды на конусообразный насадок. 3 ил.

Котел отопительный газовый, состоящий из прямоугольного шкафа с тепловой защитой и кожухом, внутри которого расположены топка с горелкой, теплообменник и патрубок выхода продуктов сгорания через внешнюю стенку помещения, на которой герметично установлена кассета с адсорбирующим веществом, при этом патрубок выхода содержит конусообразный насадок с криволинейными плоскостями и направляющими закручивающими ребрами, отличающийся тем, что конусообразный насадок выполнен из биметалла, причем материал биметалла со стороны криволинейных плоскостей имеет коэффициент теплопроводности, превышающий в 2,0-2,3 раза значение коэффициента теплопроводности материала со стороны окружающей среды.