СЕКЦИОННЫЙ РАДИАТОР Российский патент 2008 года по МПК F24H3/00 

Изобретение относится к области отопления, а именно к секционным радиаторам для жилых, общественных и производственных помещений.

Известен секционный радиатор с вертикальными колонками, соединенными между собой наклонными ребрами, не выходящими за пределы колонок. (SU 1615483 А1, 1991).

Известен 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. (Патент РФ RU 2008571 С1 1994)

Известен секционный радиатор, состоящий из секций с заданным количеством вертикальных теплообменных оребренных колонок с асимметричными площадями, удлиненными в сторону смежных секций лицевыми поверхностями, образующими лицевую теплообменную панель параллельными боковыми ребрами, каналами прямоугольного сечения. (Патент РФ RU 2208746, кл. F24Н 3/00, 2001).

В известном чугунном радиаторе теплообменные колонки имеют одинаковые по высоте боковые ребра, одинаковые фронтальные и тыльные ребра. Недостатками данного прибора являются относительно низкий теплообмен, отсутствие направленного конвективного теплового потока в отапливаемое помещение, высокая металлоемкость и низкие прочностные характеристики колонок.

Технический результат, достигаемый данным изобретением, заключается в интенсификации теплообмена от теплоносителя в глубь отапливаемого помещения, снижении металлоемкости, увеличении прочностных характеристик колонок.

Указанный технический результат достигается комплексно тем, что вертикальные оребренные теплообменные колонки в секциях выполнены с каналами последовательно расширяющимися, а боковые ребра последовательно увеличивающимися по высоте по мере приближения от тыльной к фронтальным частям радиатора, при этом фронтальные и тыльные ребра образуют теплообменные панели разных площадей, концы фронтальных и тыльных ребер выполнены плавно сходящимися на нет, а концы тыльных боковых ребер выполнены плавно изогнутыми в сторону лицевой части радиатора, замыкающая колонка - со скосами задней стенки, направленными в лицевую сторону.

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 вид А на фиг.1 изображены радиаторы соответственно одно- и трехканальный. При этом задняя стенка последней колонки имеет скосы 10, направленные в лицевую сторону, образуя увеличенные на входе и выходе проемы 12 коридоров для конвективного теплового потока, и концы боковых ребер 11 тыльной колонки выполнены плавно изогнутыми в сторону лицевой части радиатора, образуя наклонную стенку для направленного конвективного теплового потока.

На фиг.4, 5, 6, 7 изображен разрез Б-Б на фиг.1 (по стрелке А) радиатора - характерные примеры исполнения радиаторов с оребренными вертикальными колонками, соединенными между собой перемычками 14, лицевые поверхности 15 фронтальных колонок удлинены в стороны смежных секций, образуя теплообменную панель. Каналы 16 в колонках и боковые ребра 17 колонок секций выполнены последовательно расширяющимися по мере приближения от тыльной к лицевой стороне радиатора, образуя теплообменные панели разных площадей.

На фиг.6 перемычки 14, соединяющие колонки, изображены со сквозными проемами и на фиг.7 - с дополнительными горизонтальными поперечными каналами 18, создающими турбулизацию соответственно конвективного потока и теплоносителя.

Радиатор работает следующим образом. Греющий теплоноситель, проходя по вертикальным каналам, отдает тепло стенкам колонок. Далее определенная часть тепла отдается наружному воздуху непосредственно с наружных поверхностей колонок тепловым излучением и действием конвекции, а остальная часть - через ребра и перемычки аналогично, т.е. тепловым излучением и действием конвекции. За счет расширенных проемов 13 (фиг.1), 12 (фиг.2, 3), коридоров 19, 20 (фиг.4, 5), увеличенных на входе и на выходе, достигается безприпятственное, обтекая нижние головки секций, поступление увеличенного количества холодного воздуха в коридоры и также безприпятственое выведение из коридоров, обтекая верхние головки секций, нагретого конвективного потока в отапливаемое помещение.

Расширенные проемы коридоров, увеличенные на входе и выходе, достигаются выполнением концов фронтальных ребер, плавно сходящихся на нет, замыкающей колонки - со скосами задней стенки направленными в лицевую сторону радиатора.

За счет переменного проема коридоров увеличенных на входе и на выходе происходит изменение скорости движения конвективных потоков в коридорах, что влечет к их турбулизации и соответственно способствует интенсификации приема тепла конвективными потоками от стенок коридоров. Кроме того, увеличенные проемы коридоров на их выходе создают разряжение теплового потока, что способствует увеличению скорости потока дополнительной интенсификации теплоотдачи.

Дополнительная интенсификация турбулизации конвективных потоков в глубине радиатора в коридорах между колонками обеспечивается выполнением перемычек, соединяющих колонки, со сквозными проемами, способствующими перемещению потоков в коридорах между смежными секциями.

Эффективность радиатора повышается при перераспределении теплоотдающих поверхностей радиатора и создании направленного теплового потока в глубь отапливаемого помещения.

Перераспределение теплоотдающих поверхностей радиатора в глубь отапливаемого помещения в данном изобретении достигается за счет выполнения поперечных сечений каналов в колонках расширяющимися, а боковых ребер колонок последовательно увеличивающимися по высоте по мере приближения к лицевой стороне радиатора, а также за счет образования теплообменных панелей разных площадей, причем площадь лицевой панели больше площади тыльной панели.

Направление тепловой поток достигается комплексно, путем выполнения концов замыкающих боковых ребер замыкающей колонки плавно изогнутыми в сторону лицевой части радиатора, образуя наклонную стенку, выполнением концов боковых фронтальных и тыльных ребер плавно сходящимися на нет и выполнением замыкающих колонок со скосами задней стенки, направленными в лицевую сторону. Все это открывает беспрепятственный доступ холодного воздуха из отапливаемого помещения в межсекционные пространства радиатора и также беспрепятственное выведение из радиатора в фронтальную сторону в отапливаемое помещение нагретого конвективного потока. Конвективный поток, направленный таким образом, совпадает с направлением естественной циркуляции воздуха в помещении, что способствует большей интенсификации теплообмена от теплоносителя в отапливаемое помещение.

Турбулизация, интенсифицирующая теплообмен, от теплоносителя к стенкам вертикальных каналов в изобретении достигается путем введения дополнительных горизонтальных поперечных каналов. Это происходит так: скорости течений теплоносителя в каналах различные из-за расширяющихся по мере приближения к лицевой стороне радиатора каналов. Из-за этой разницы скоростей теплоносителя он по поперечным каналам перетекает в соседние вертикальные каналы. При этом за счет изменения направления движения потоков и их смешивания происходит их перемешивание, т.е. турбулизация, что в итоге способствует интенсификации теплообмена. Перемычки между колонками, помимо улучшенных теплотехнических характеристик, еще и способствуют увеличению прочностных характеристик радиатора, т.к. они выполняют роль дополнительных ребер жесткости, соединяющих воедино соседние смежные колонки секций, воспринимая на себя часть нагрузки рабочего давления теплоносителя, тем самым уменьшив напряжения на стенки колонок от давления теплоносителя. Это в свою очередь позволит уменьшить толщины стенок и снизить удельную материалоемкость прибора. Дальнейшее снижение материалоемкости системы отопления достигается путем уменьшения среднего номенклатурного шага номинального теплового потока прибора тем, что радиатор комплектуется из чередующихся друг за другом секций с разным количеством колонок или из секций с различными перемычками, т.е. комбинацией секций с перемычками без проемов с секциями с перемычками со сквозными проемами и секциями с дополнительными поперечными каналами. Такие комбинации позволяют проводить точный подбор поверхности нагрева радиатора по потребности отапливаемого помещения и, в результате, дополнительно уменьшить расход материалов на изготовление радиаторов.

Изобретение предназначено для теплообмена и может быть использовано для отопления. Секционный радиатор состоит из соединенных между собой литых секций, снабженных одной или несколькими вертикальными колонками с перемычками, имеющими внутренние каналы для прохождения теплоносителя и боковые ребра. Поперечные сечения каналов колонок каждой из секций выполнены последовательно расширяющимися. Боковые ребра выполнены последовательно увеличивающимися по высоте по мере приближения от тыльной к фронтальной частям секций. Крайние ребра - фронтальные и тыльные образуют теплообменные панели разных площадей, а концы фронтальных и тыльных ребер выполнены плавно сходящимися на нет. Задняя стенка последней колонки имеет скосы, направленные в лицевую сторону, образуя увеличенные проемы коридоров для конвективного теплового потока. Концы боковых ребер колонок выполнены плавно изогнутыми в сторону лицевой части радиатора, образуя наклонную стенку для направленного теплового потока. Изобретение позволяет интенсифицировать теплообмен от теплоносителя в отапливаемое помещение, снизить металлоемкость и увеличить прочностные характеристики радиатора. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Секционный радиатор, состоящий из соединенных между собой литых секций, снабженных одной или несколькими вертикальными колонками с перемычками, имеющими внутренние каналы для прохождения теплоносителя и боковые ребра, поперечные сечения каналов колонок каждой из секций выполнены последовательно расширяющимися, отличающийся тем, что боковые ребра выполнены последовательно увеличивающимися по высоте по мере приближения от тыльной к фронтальной частям секций, при этом крайние ребра - фронтальные и тыльные образуют теплообменные панели разных площадей, а концы фронтальных и тыльных ребер выполнены плавно сходящимися на нет, задняя стенка последней колонки имеет скосы, направленные в лицевую сторону, образуя увеличенные проемы коридоров для конвективного теплового потока, концы боковых ребер колонок выполнены плавно изогнутыми в сторону лицевой части радиатора, образуя наклонную стенку для направленного теплового потока.2. Секционный радиатор по п.1, отличающийся тем, что перемычки, соединяющие колонки, выполнены со сквозными проемами и дополнительными горизонтальными поперечными каналами, создающими турбулизацию соответственно конвективного потока и теплоносителя.