Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для автономного снабжения горячей водой и отоплением рассредоточенных жилых и производственных объектов.
Известен контактный водонагреватель М.С.Живова, содержащий горелку с эжектором, присасывающим воду из окружающей водяной рубашки и подающим ее в сопло, где происходит контактный теплообмен, и газоход с утилизатором теплоты уходящих газов холодной или обратной водой, которой затем подпитывают водяную рубашку горелки.
[А.с. СССР №142749, F24Н 1/44, 1961 г.]
Недостатком данного устройства является сложность конструкции, большие массо-габаритные размеры и непредназначенность водонагревателя для автономного теплоснабжения рассредоточенных мелких объектов.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является контактный водонагреватель, содержащий горелку с окружающей ее водяной рубашкой и устройством подачи топлива, емкость, разделенную на жидкостную и газовую полости, где последняя снабжена направляющими перегородками с образованием камер, сообщенных с газоходом. Газоход снабжен утилизатором теплоты уходящих газов, который в системе теплоснабжения сообщен с потребителем и водяной рубашкой горелки.
[Патент РФ №2183800, F24H 1/10, 20.06.2002 г.]
Недостатком ближайшего аналога является использование в работе нефтяного топлива, что дорого и экологически опасно.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении экономической и экологической эффективности контактного водонагревателя.
Поставленная задача решается тем, что в контактном водонагревателе, содержащем горелку с окружающей ее водяной рубашкой и устройством подачи топлива, емкость, условно разделенную на жидкостную и газовую полости, где последняя снабжена перегородками с образованием камер, сообщенных с дымовой трубой, и утилизатор теплоты уходящих газов. Устройство подачи топлива выполнено с возможностью подачи и распыления смеси электролита /водного раствора электролита/ и топлива, например метилового спирта, через форсунку с кавитатором, например местное сужение канала форсунки, в горелку. Горелка выполнена в виде электродов вольтовой /электрической/ дуги, электроды которой с возможностью подачи на них постоянного электрического тока, зажигания и тушения вольтовой дуги и с возможностью диссоциации, ионизации, воспламенения и превращения в плазму проходящих через зону горения вольтовой дуги паров смеси установлены в горелке. При этом один из электродов вольтовой дуги может быть выполнен подвижным, например катод выполнен перемещаемым электромагнитом при зажигании вольтовой дуги, другой - анод - выполнен соплом. Утилизатор теплоты уходящих газов может быть выполнен с возможностью параллельного распыления, например, через простой распылитель обратной и подпиточной воды в камеры газовой полости емкости и в водяную рубашку горелки. А электроды вольтовой дуги при этом могут быть выполнены с каталитическими свойствами, например напыленными платиновой чернью.
Сущность изобретения схематично показана на чертеже.
Пример выполнения предлагаемого решения.
Контактный водонагреватель содержит форсунку 1 с кавитатором /не показано/ для подачи и распыления смеси водного раствора электролита и топлива, например спирта, в горелку 2, выполненную в виде электродов 3 - катод и 4 - анод вольтовой /электрической/ дуги, напыленных катализатором. При этом один из электродов - катод - выполнен подвижным, например перемещаемым электромагнитом 5 при зажигании вольтовой дуги, другой выполнен соплом, а сама горелка снабжена окружающей ее водяной рубашкой 6 с соплом 7. Емкость 8, условно разделенную на жидкостную 9 и газовую 10 полости, где последняя снабжена перегородками 11 с образованием камер 12, сообщенных с дымовой трубой 13. Утилизатор теплоты уходящих газов выполнен с возможностью параллельного распыления обратной от потребителя 14 и подпиточной воды через распылитель 15 в камеры газовой полости емкости и распылитель 16 в водяную рубашку горелки. Контрольно-измерительные приборы /КИП/, регулирующие рабочие параметры в емкости и в горелке, на чертеже не показаны.
Контактный водонагреватель работает следующим образом.
Для пуска водонагревателя в работу обратную от потребителя 14 и подпиточную воду через распылители 16 и 15 сответственно подают в водяную рубашку 6 горелки 2 и в емкость 8. Затем на электроды-катализаторы 3 и 4 вольтовой /электрической/ дуги подают постоянный электрический ток и включением электромагнита 5 производят кратковременное касание концом катода 3 к аноду 4 и зажигают вольтовую дугу. После чего через форсунку 1 с кавитатором и под контролем КИП в горелку 2, где уже горит вольтовая дуга, подают и распыляют смесь электролита, например водного раствора едкого калия, и топлива, например метилового спирта. В кавитаторе форсунки 1 смесь благодаря кавитации частично диссоциирует, ионизируется и ее капельки тончайше распыливаются. Затем смесь, охлаждая электроды-катализаторы 3 и 4, превращается в пар и за счет протекания постоянного тока через электролит еще диссоциирует и ионизируется, реакция диссоциации при этом ускоряется наличием катализатора. После этого смесь уже с избыточным давлением поступает в зону горения вольтовой дуги и под ее воздействием окончательно диссоциируется, ионизируется, воспламеняется и, превращаясь в плазму, также с избыточным давлением и уже с температурой порядка 6000°С выходит из сопла анода 4. Обратная подпиточная вода, подаваемая распылителем 16 в водяную рубашку 6 горелки 2, охлаждает ее стенки и затем эта вода подсасывается в сопло 7 водяной рубашки 6, выходящей из сопла анода 4 струей плазмы, где и происходит контактный теплообмен. Нагретая таким образом вода собирается в жидкостной полости 9 емкости 8 и отсюда подается потребителю 14. Продукты сгорания смеси еще с достаточно высокой температурой, поступающие в емкость 8 по камерам 12, образованным перегородками 11 в газовой ее полости 10, меняя направление, скорость и свое давление в этих камерах 12, перемещаются в сторону дымовой трубы 13. При этом при движении горячих газов по камерам 12 газовой полости 10 вниз они контактируют с жидкостью жидкостной полости 9 и отдают ей свою теплоту, а при движении вверх газы орашаются обратной и подпиточной водой из распылителей 15, где также происходит контактный теплообмен, чем и обусловлена высокая эффективность устройства в работе. Затем охлажденные и экологически чистые газы поступают в дымовую трубу 13 и выкидываются в окружающую среду. Для остановки водонагревателя прекращают подачу постоянного тока на электроды и тушат вольтовую дугу и затем отключают подачу воды в рубашку горелки 2.
Предлагаемый контактный водонагреватель в изготовлении прост, недорог, в эксплуатации высокоэкономичен и экологически абсолютно безвреден. Найдет широкое применение для автономного теплоснабжения рассредоточенных жилых и производственных объектов.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ГЕНЕРАТОР ПАРОГАЗОВОЙ СМЕСИ | 2007 |
|
RU2352869C1 |
КОНТАКТНЫЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ И СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ /ВАРИАНТЫ/ | 2000 |
|
RU2183800C2 |
ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2004 |
|
RU2265738C1 |
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2004 |
|
RU2265737C1 |
РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ | 2006 |
|
RU2327891C1 |
ПРЯМОТОЧНЫЙ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ | 2006 |
|
RU2330980C1 |
ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2004 |
|
RU2261343C1 |
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2004 |
|
RU2261342C1 |
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2004 |
|
RU2267622C2 |
ДВУХТАКТНЫЙ ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2004 |
|
RU2263798C1 |
Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано в теплоэнергетике. Контактный водонагреватель содержит горелку с окружающей ее водяной рубашкой и устройством подачи топлива, емкость, условно разделенную на жидкостную и газовую полости, где последняя снабжена перегородками с образованием камер, сообщенных с дымовой трубой, и утилизатор теплоты уходящих газов. Устройство подачи топлива выполнено для подачи смеси водного раствора электролита и топлива через форсунку с кавитатором в горелку, выполненную в виде электродов-катализаторов вольтовой дуги, которые выполнены с возможностью зажигания и тушения вольтовой дуги и с возможностью диссоциации, ионизации, воспламенения и превращения в плазму проходящих через зону горения вольтовой дуги паров смеси, установлены в горелке. Изобретение обеспечивает повышение экономической и экологической эффективности. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.
КОНТАКТНЫЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ И СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ /ВАРИАНТЫ/ | 2000 |
|
RU2183800C2 |
Водонагреватель | 1961 |
|
SU142749A1 |
ПАРОВОДЯНОЙ ПЛАЗМОТРОН | 2004 |
|
RU2268558C2 |
ПАРОВОДЯНОЙ ПЛАЗМОТРОН | 1993 |
|
RU2041039C1 |
ПАРОВОДЯНОЙ ПЛАЗМОРТОН | 2004 |
|
RU2263564C1 |
Авторы
Даты
2008-11-20—Публикация
2006-12-21—Подача