Воздухонагреватель Советский патент 1993 года по МПК F24H3/02 F26B23/02 

Изобретение относится к устройствам для нагрева воздуха, предназначенного для отопления и вентиляции сельскохозяйственных и производственных помещений, строящихся объектов, специальных объектов, для сушки в различных технологических процессах.

Цель изобретения - повышение экономичности за счет более глубокой утилизации- тепла дымовых газов,

На чертеже представлена конструкция предлагаемого воздухонагревателя,

Воздухонагреватель содержит камеру 1 сгорания, конвективный теплообменник 2 с каналами конвективной поверхности нагрева, подключенными своими входными участками к вентилятору 3 подачи воздуха на горение, а выходными к патрубку отвода воздуха, выхлопную трубу 4, горелку 5, низконапорный вентилятор 6, подключенный к воздушному каналу радиационного теплообменника 7. Воздушный канал расположен по периферии камеры 1 сгорания, сообщенной с вентилятором 3 подачи воздуха на горение. В воздушном канале радиационного теплообменника 7 расположен участок выхлопного патрубка 8, размещенный за каналами конвективной поверхности нагрева, выполненный в виде наружной и внутренних трубных спиралей, концентрично установленных и сообщенных друг с другом. Первой по ходу газов размещена наружная спираль.

Воздухонагреватель работает следующим образом.

Воздух от вентилятора 3 подается на горение к горелочному устройству 5 камеры 1 сгорания. Горячие газы из камеры 1 сгорания поступают в конвективный теплообмен- ник 2, а затем в наружную спираль спирального участка выхлопного патрубка. Выброс газов осуществляется из внутренней бпирали спирального участка 8 через выхлопную трубу 4. Часть воздуха, примерно 10% общей воздухопроизводительности машины, подается вентилятором 3 через конвективный теплообменник 2. Этот поток воздуха нагревается до температуры 400°С и смешивается с основным потоком воздуха, который вентилятором 6 продувается через кольцевой канал, образованный корпусом камеры сгорания 1 и корпусом воздухонагревателя (через радиационный теплообменник 7), и спиральный участок 8 выхлопного патрубка.

Спиральный участок 8 выхлопного патрубка подключается таким образом, что газы с температурой примерно 320°С поступают в наружную спираль, обдуваемую холодным (0°С) воздухом, затем посту

пают в спираль среднего диаметра и затем в спираль с минимальным диаметром закрутки. Таким образом дымовые газы по мере движения в радиальном направлении (от спирали большого к спирали меньшего диаметра закрутки) и охлаждения соприкасаются через стенку трубы с воздухом все большей температуры.

Температура поверхности теплообменника имеет примерно среднее значение между температурами воздуха и газа. Для спирали большего дмаметра она составляет

примерно 150°С, для спирали

среднего диаметра tw

240 + 50 . 2

145°С,

минимального диаметра tw

1л180 +80

+ 30 160°С, где

5

0

5

0

5

0 Дгл - повышение температуры поверхности спирального участка 8 за счет восприятия излучения от корпуса камеры 1 сгорания (результат замера).

Таким образом распределение темпе- рат.ур газового и воздушного потоков внутри и снаружи спирального участка, а также восприятие его трубами.излучения от камеры сгорания приведет к тому, что температура стали теплообменника незначительно изменяется по его длине и находится на уровне 150°С, т.е. превышает точку росы паров сернистого ангидрида и воды. Такая конструкция теплог-енератора обеспечивает экономичный и надежный по условиям сернокислой коррозии и износу режим его работы. .

На выходе из заявляемого воздухонагревателя образуется более.равномерный по температуре по сравнению с известным

0 воздухонагревателем (прототип) воздушный поток вследствие дополнительного подогрева в кольцевом канале из-за установки в нем спирального участка. Воздушный поток, имеющий минимальную температуру

5 (0°С), движущийся у периферии кольцевого канала, омывает трубки спирального участка, по которым движется газ с . максимальной температурой (32.0°С). В этой области воздух воспринимает наибольшее количество тепла вследствие максимального температурного напора между дымовыми газами и воздухом, и максимальной поверхностью. В области кольцевого канала, расположенной.ближе к поверхности, камеры сгорания, температура воздуха выше из-за прогрева его от стен топки, она возрастает по мере приближения к камере сгорания. Температура дымовых газов при движении их от спирали большего к спирали

меньшего диаметра падает, поскольку дымовые газы охлаждаются воздухом и тепло- восприятие воздушного потока от спирального участка -непосредственно у поверхности топки -минимально из-за минимального температурного напора и поверхности, Таким образом воздух, имеющий большую температуру, воспринимает от спирального участка меньшее, количество тепла, а поток, температура которого меньшая, воспринимает больше тепла, что и приводит к выравниванию поля температур на выходе воздушного потока из воздухонагревателя.

Распределение температур дымовых газов и воздуха по длине спирального участка приводит к равномерной температуре поверхности теплообменника, находящейся на уровне 150°С, и дает возможность значительно (до 180°С) охладить дымовые газы. При этом температура поверхности теплообменника остается выше точки росы паров сернистого ангидрида и воды, находящихся в дымовых газах.

Снижение температуры уходящих газов с 300 до 180°С позволит при неизменной теплопроизводительности установки сократить на 7% расход топлива на нагрев воздуха за счет снижения потери тепла с

уходящими газами и соответствующего повышения КПД воздухонагревателя. Формула изобретения 1. Воздухонагреватель, содержащий ра- диационный теплообменник, воздушный канал которого подключен к низконапорному вентилятору и размещен по периферии камеры сгорания, сообщенной с вентилятором подачи воздуха на горение и снабжен0 ной выхлопным патрубком с размещенными в нем каналами конвективной поверхности нагрева, подключенными своими входными участками к упомянутому вентилятору подачи воздуха на горение, а выходными - к

5 патрубку отвода воздуха из радиационного теплообменника, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности за счет более глубокой утилизации тепла дымовых газов, участок выхлопного патрубка,

0 размещенный за каналами конвективной поверхности нагрева, выполнен спиральным и установлен в воздушном канале радиационного теплообменника.

2.Воздухонагреватель по п. 1 ,о т л и ч а ю5 щ и -и с я тем, что спиральный участок выхлопного патрубка выполнен в виде концен- трично установленных и сообщенных друг с другом внутренних и наружной трубных спиралей, причем первой по ходу газа раз0 мещена наружная спираль.

Использование: для нагрева воздуха, предназначенного для отопления и вентиляции сельскохозяйственных и производственных помещений, для сушки в различных технологических процессах. Сущность изобретения: воздухоподогреватель содержит радиационный теплообменник 7, воздушный канал которого подключен к низконапорному вентилятору и размещен по периферии камеры 1 сгорания, снабженной выхлопным патрубком с размещенными в нем каналами конвективной поверхности нагрева. Участок выхлопного патрубка, размещенный за каналами конвективной поверхности нагрева, выполнен спиральным и установлен в воздушном канале радиационного теплообменника. Спиральный участок выхлопного патрубка может быть выполнен в виде двух концентрично установленных и сообщенных друг с другом спиралей. 1 ил.