ТЕПЛООБМЕННЫЙ МОДУЛЬ Российский патент 2012 года по МПК F24H3/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к воздухонагревательным отопительным системам с использованием газовых воздухонагревателей, и может быть использовано для автономного воздушного отопления зданий и сооружений, в том числе в условиях низких температур.

Известна установка для обработки воздуха DUO-МО (см. сайт www.tecnoclimaspa.com, раздел «Каталог»). Известное устройство включает корпус, камеру сгорания, теплообменник и разделяющую их перегородку. Воздух, подающийся вентиляторами, омывает раздельно камеру сгорания и теплообменник, затем поступает в обогреваемое помещение.

Недостаток известного устройства заключается в низкой степени нагрева воздуха. Разница температур нагреваемого воздуха на входе и выходе устройства составляет не более 32°C. Конструкция устройства не позволяет использовать его для режимов с высокой степенью нагрева воздуха, так как не обеспечивает достаточную скорость омывания поверхности теплообменника, что приводит к прогарам поверхностей нагрева и низкой эффективности теплообменника.

В качестве ближайшего аналога выбрана установка для обработки воздуха WIMBLEDON (см. сайт www.tecnoclimaspa.com, раздел «Каталог»). Ближайший аналог включает корпус, камеру сгорания, теплообменник, продольную перегородку, установленную между камерой сгорания и теплообменником, и поворотную камеру. Воздух, подающийся вентиляторами, омывает камеру сгорания, разворачивается в поворотной камере и омывает теплообменник, затем поступает в обогреваемое помещение.

Недостаток ближайшего аналога заключается в низкой степени нагрева воздуха, не более 31,5°C, из-за невысокой скорости его движения. Другим недостатком является высокая степень образования конденсата в дымовых газах при низких температурах поступающего воздуха (менее -25°C). Воздух после прохождения через камеру сгорания еще недостаточно прогрет. Контакт недостаточно нагретого воздуха одновременно с входной, горячей, и выходной, менее нагретой, частью теплообменника способствует выпадению конденсата в дымовых газах на выходе из теплообменника.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание конструкции теплообменного модуля, работающей в режимах с высокой степенью нагрева воздуха.

Технический результат - повышение степени нагрева воздуха, снижение степени образования конденсата.

Технический результат достигается тем, что в теплообменном модуле, содержащем корпус с входным и выходным отверстиями, размещенные внутри корпуса камеру сгорания, теплообменник, поворотную камеру, перегородку, согласно изобретению, поворотная камера расположена за теплообменником, перегородка установлена поперечно камере сгорания и теплообменнику и делит внутреннее пространство корпуса до поворотной камеры на два отсека, сообщающихся между собой через поворотную камеру.

Технический результат обеспечивается тем, что установленная в корпусе теплообменного модуля поперечно камере сгорания и теплообменнику перегородка делит корпус на два отсека, сообщающихся между собой посредством поворотной камеры. Сформированный таким образом канал с разворотом на 180° образует двойной перекрестный ход нагреваемого воздуха через камеру сгорания и теплообменник, что позволяет повысить степень нагрева воздуха. За счет разделения объема корпуса на два отсека уменьшается сечение канала прохождения нагреваемого воздуха, что обеспечивает увеличение скорости его движения. С увеличением скорости течения нагреваемого воздуха относительно поверхностей нагрева: камеры сгорания и теплообменника, увеличивается теплообмен. Это способствует повышению степени нагрева воздуха и исключению риска прогара теплообменной поверхности. Двойной перекрестный ход нагреваемого воздуха через камеру сгорания и теплообменник при увеличении скорости прохождения нагреваемого воздуха за счет сужения сечения канала позволяет достичь высокой степени подъема температуры нагреваемого воздуха и обеспечить высокий КПД. Причем в предлагаемом устройстве холодный воздух проходит сначала через более нагретую часть камеры сгорания и теплообменника, а затем подогретый воздух проходит через менее нагретую часть камеры сгорания и теплообменника. Течение холодного воздуха по более нагретой части камеры сгорания и теплообменника позволяет исключить образование конденсата в дымовых газах и обеспечить эффективный теплообмен, а прохождение подогретого в горячей части камеры сгорания и теплообменника воздуха через менее нагретую их часть позволяет или полностью устранить, или значительно снизить степень образования конденсата в дымовых газах.

На фиг.1 изображен общий вид теплообменного модуля.

Теплообменный модуль содержит корпус 1 с входным окном 2 и выходным окном 3 для входа и выхода нагреваемого воздуха. Внутри корпуса размещена камера сгорания 4 с установленным параллельно ей конвективным теплообменником 5, снабженным входным коллектором 6 и выходным коллектором 7. В корпусе 1 установлена поперечно камере сгорания 4 и конвективному теплообменнику 5 перегородка 8, которая делит объем корпуса 1 на два отсека 9 и 10, сообщающихся посредством поворотной камеры 11, расположенной за конвективным теплообменником 5. При этом перегородка 8 не делит внутреннее пространство камеры сгорания 4 и теплообменника 5, а охватывает камеру сгорания 4 и теплообменник 5 по внешнему контуру. Отсеки 9 и 10 с поворотной камерой 11 образуют канал для прохождения нагреваемого воздуха с поворотом на 180°, а установленные параллельно друг другу камера сгорания 4 и конвективный теплообменник 5, соединенные посредством входного коллектора 6, формируют двойной ход дымовых газов с разворотом на 180°. К камере сгорания 4 с внешней стороны корпуса 1 присоединена горелка 12. От выходного коллектора 7 выведен патрубок 13 для отвода дымовых газов.

Теплообменный модуль работает следующим образом.

При сжигании топлива, например газа, образующиеся дымовые газы продвигаются по камере сгорания 4, поступают во входной коллектор 6, затем в обратном направлении проходят через конвективный теплообменник 5, поступают в выходной коллектор 7 и отводятся в дымовую трубу (не показана) через патрубок 13. Процесс сгорания топлива проходит таким образом, что удаленная от горелки 12 часть камеры сгорания 4, расположенная в отсеке 9, является более нагретой за счет распределения пламени.

Нагреваемый воздух через входное окно 2 поступает в корпус 1 теплообменного модуля. Продвигается по отсеку 9 корпуса 1 перекрестно ходу дымовых газов, пересекает камеру сгорания 4 и теплообменные элементы, например трубки или пластины конвективного теплообменника 5, где нагревается. После этого уже подогретый воздух, разворачиваясь в поворотной камере 11 на 180°, поступает в отсек 10, второй раз пересекает теплообменные элементы конвективного теплообменника 5 и камеру сгорания 4, при этом температура нагреваемого воздуха еще повышается. Затем нагретый воздух продвигается к выходному окну 3 и через выходное окно 3 поступает в воздуховод отапливаемого объекта (не показан). Причем нагреваемый воздух, проходя по отсеку 9, контактирует с наиболее нагретой частью камеры сгорания 4 и теплообменника 5, а в отсеке 10 омывает менее нагретую их часть. Прохождение холодного воздуха по наиболее нагретой части камеры сгорания 4 и конвективного теплообменника 5 позволяет исключить образование конденсата в дымовых газах. Прохождение подогретого воздуха по менее нагретой части камеры сгорания 4 и конвективного теплообменника 5 позволяет в значительной степени снизить или устранить образование конденсата в дымовых газах. Уменьшение сечения канала прохождения нагреваемого воздуха за счет разделения объема корпуса перегородкой приводит к повышению скорости прохождения нагреваемого воздуха через поверхности нагрева, в результате чего повышается интенсивность теплообмена и степень нагрева воздуха достигает 100-150°С, а КПД составляет 90-95%.

Таким образом, предлагаемая конструкция теплообменного модуля позволяет повысить степень нагрева воздуха, снизить образование конденсата в дымовых газах, обеспечить высокий КПД и исключить возможность прогаров поверхностей нагрева устройства.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к воздухонагревательным отопительным системам с использованием газовых воздухонагревателей, и может быть использовано для автономного воздушного отопления зданий и сооружений. Технический результат: повышение степени нагрева воздуха, снижение степени образования конденсата в дымовых газах. Теплообменный модуль содержит корпус с входным и выходным отверстиями. В корпусе размещены камера сгорания, теплообменник, поворотная камера, перегородка. Поворотная камера выполнена за теплообменником. Перегородка установлена в корпусе поперечно камере сгорания и теплообменнику и делит внутреннее пространство корпуса до поворотной камеры на два отсека, сообщающихся между собой через поворотную камеру. 1 ил.

Теплообменный модуль, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, размещенные в корпусе камеру сгорания, теплообменник, поворотную камеру, перегородку, отличающийся тем, что поворотная камера расположена за теплообменником, перегородка установлена поперечно камере сгорания и теплообменнику и делит внутреннее пространство корпуса до поворотной камеры на два отсека, сообщающихся между собой через поворотную камеру.