СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛООТДАЧИ ПЕЧНЫХ ГАЗОВ Российский патент 2016 года по МПК F23J11/00 F24B7/00 

Изобретение относится к конструкциям печей и способам сжигания топлива и может быть использовано при разработке печей для сжигания любого вида топлива.

Известно устройство для дожигания дымовых газов печи, содержащее корпус, топку, дымовую трубу, источник перегретого пара и камеру дожигания дымовых газов в виде трубы, расположенной в топке и соединенной одним концом с дымовой трубой, а другим с вихреобразователем и воздуховодом, при этом источник перегретого пара соединен с дожигателем дымовых газов с помощью трубопровода, снабженного распылителем(ями) пара, установленным(и) внутри трубы камеры дожигания (патент RU 2276755, МПК: F24B 5/00, F23J 15/00, опубл. 20.05.2006).

Недостатком его являются невысокие энергетические показатели печи, значительная температура выходящих продуктов сгорания топлива в печи.

Известно устройство для дожигания дымовых газов печи, содержащее корпус, топку, дымовую трубу, источник перегретого пара и камеру дожигания дымовых газов в виде трубы, расположенной в топке и соединенной одним концом с дымовой трубой, а другим с вихреобразователем и воздуховодом, при этом источник перегретого пара соединен с дожигателем дымовых газов с помощью трубопровода, снабженного распылителем(ями) пара, установленным(и) внутри трубы камеры дожигания, при этом источник перегретого пара выполнен в виде камеры с теплоаккумулирующей загрузкой, расположенной над топкой и снабженной влагоподающим устройством и выпускной трубой, при этом источник перегретого пара содержит дополнительный вихреобразователь, установленный с торца выпускной трубы, расположенной в топке или над топкой с возможностью выхода пара через отверстие в ней, и распылитель(и) в трубу камеры дожигания дымовых газов.

Известен способ дожигания дымовых газов, реализуемый при помощи указанного устройства, при использовании которого дымовые газы, образующиеся при сгорании топлива в топке, и подогретый воздух с помощью вихреобразователей закручивают в одну и ту же сторону и направляют в камеру дожигания дымовых газов в виде трубы, воду подают в камеру с теплоаккумулирующей загрузкой, где производят парообразование, полученный пар подают в разогретую выпускную трубу, предварительно закрутив в дополнительном вихреобразователе, полученный после прохождения выпускной трубы перегретый пар подают через тангенциально установленные распылители в трубу камеры дожигания в направлении, совпадающем с направлением закрутки и перемещения дымовых газов и подогретого воздуха в трубе камеры дожигания (патент РФ №2419747, заявка №2009145534/03 от 08.12.2009, МПК: F24B 5/00, F23J 15/00 - прототип)

Недостатком его являются невысокие энергетические показатели печи, значительная температура выходящих продуктов сгорания топлива в печи, сложность конструкции.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа повышения теплоотдачи печи путем понижения температуры выходящих дымовых газов.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном способе повышения эффективности теплоотдачи печных газов, заключающемся в турбулизации основного потока и перемешивании пограничного ламинарного подслоя с основным потоком, согласно изобретению основной поток печных газов, проходящий через печную трубу, имеющую входную и выходную части, замедляют в расширителе, имеющем проходную площадь, превышающую площадь проходного сечения основного потока, затем указанный поток разделяют на несколько изолированных друг от друга потоков, при этом обеспечивают суммарную площадь упомянутых потоков равной или превышающей площадь основного потока, при этом каждому изолированному потоку в канале сообщают вращательное движение путем установки в канале завихрителя, после чего изолированные потоки соединяют в накопителе, имеющем проходную площадь, превышающую площадь проходного сечения основного потока, дополнительно турбулизируют образованный основной поток за счет остаточного вращения изолированных потоков, поступивших в накопитель, после чего основной поток печных газов направляют из накопителя в выходную часть трубы.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показана печь с предложенной трубой, на фиг. 2 - вид сбоку предложенной трубы в увеличенном масштабе, на фиг. 3 - поперечное сечение предложенной трубы.

Предложенный способ может быть реализован в печи, имеющей следующую конструкцию.

Дымовая труба для печи содержит вертикально ориентированный корпус 1, состоящий из нижней входной части 2 и верхней выходной 3. В центральной части корпуса 1 трубы ее нижняя входная 2 и верхняя выходная части 3 соединены между собой при помощи нескольких изолированных друг от друга каналов 4 круглого поперечного сечения, суммарная проходная площадь которых равна или превышает проходную площадь дымовой трубы. Каналы 4 установлены в ступенчатых расширениях 5 и 6, выполненных на частях трубы 2 и 3 соответственно. В каждом канале 4 установлен завихритель 7, представляющий собой полосу металла, сдеформированную путем вращения ее концов в противоположные стороны. Труба устанавливается на печь 8.

Предложенный способ может быть реализован в указанной печи следующим образом.

Поток продуктов сгорания топлива, сжигаемого в печи 8, поступает в нижнюю входную часть 2 и поднимается вверх, к ступенчатому расширению 5. В ступенчатом расширении 5 поток продуктов сгорания разделяют по каналам 4 и направляют далее, к ступенчатому расширению 6 верхней выходной части 3 трубы. При прохождении завихрителей 7 продукты сгорания приобретают вращательное движение и поступают в ступенчатое расширение 6. При вращении продуктов сгорания происходит разрушение ламинарного слоя, образовывающегося у стенок каналов 4 и верхней выходной части 3 дымовой трубы. Разрушение ламинарного слоя приводит к интенсификации теплообмена между потоком горячих продуктов сгорания топлива и частями трубы, последующему повышению температуры стенок трубы и соответственно улучшению условий прогревания помещения, в котором установлена печь.

Проведенные испытания полноразмерной печи с предложенной трубой подтвердили правильность заложенных конструкторско-технологических решений. При испытаниях печи с обычной трубой разница температур потока продуктов сгорания топлива на входе и выходе из трубы составила примерно 50°С, в то время как при испытаниях печи с предложенной трубой упомянутая разница температур на входе и выходе составила примерно 250°С. Увеличение разницы температур примерно в 5 раз свидетельствует о значительном улучшении условий теплообмена между нагревательными элементами печи, в частности трубой, и потоком продуктов сгорания.

Использование предложенного технического решения позволит повысить теплоотдачу печи путем понижения температуры выходящих дымовых газов.

Изобретение относится к конструкциям печей и способам сжигания топлива и может быть использовано при разработке печей для сжигания любого вида топлива. Технический результат - повышение теплоотдачи печи путем понижения температуры выходящих дымовых газов. Способ повышения эффективности теплоотдачи печных газов заключается в турбулизации основного потока и перемешивании пограничного ламинарного подслоя с основным потоком. Основной поток печных газов, проходящий через печную трубу, имеющую входную и выходную части, замедляют в расширителе, имеющем проходную площадь, превышающую площадь проходного сечения основного потока, затем указанный поток разделяют на несколько изолированных друг от друга потоков, при этом обеспечивают суммарную площадь упомянутых потоков равной или превышающей площадь основного потока. Каждому изолированному потоку в канале сообщают вращательное движение путем установки в канале завихрителя. После чего изолированные потоки соединяют в накопителе, имеющем проходную площадь, превышающую площадь проходного сечения основного потока, дополнительно турбулизируют образованный основной поток за счет остаточного вращения изолированных потоков, поступивших в накопитель, после чего основной поток печных газов направляют из накопителя в выходную часть трубы. 3 ил.

Способ повышения эффективности теплоотдачи печных газов, заключающийся в турбулизации основного потока и перемешивании пограничного ламинарного подслоя с основным потоком, характеризующийся тем, что основной поток печных газов, проходящий через печную трубу, имеющую входную и выходную части, замедляют в расширителе, имеющем проходную площадь, превышающую площадь проходного сечения основного потока, затем указанный поток разделяют на несколько изолированных друг от друга потоков, при этом обеспечивают суммарную площадь упомянутых потоков равной или превышающей площадь основного потока, при этом каждому изолированному потоку в канале сообщают вращательное движение путем установки в канале завихрителя, после чего изолированные потоки соединяют в накопителе, имеющем проходную площадь, превышающую площадь проходного сечения основного потока, дополнительно турбулизируют образованный основной поток за счет остаточного вращения изолированных потоков, поступивших в накопитель, после чего основной поток печных газов направляют из накопителя в выходную часть трубы.