Изобретение относится к водонагревателям и предназначено для промышленных и бытовых систем горячего водоснабжения, работающих на принципе непосредственного соприкосновения воды с паром.
Известны водонагреватели, включающие контактную камеру, паропровод, сопла и источник холодной воды.
Такие водонагреватели не обеспечивают автоматизации процесса подготовки горячей воды стабильной температуры при значительных колебаниях параметров пара и холодной воды, подводимых к нему.
Цель изобретения - интенсификация процесса теплообмена.
Достигается это тем, что паропровод выполнен с сильфоном, внутри которого смонтирована камера, сообщающаяся посредством золотникового клапана с источником холодной воды. Камера имеет патрубок, тангенциально сопряженный с контактной камерой.
При этом золотниковый клапан посредством трубок может быть соединен с паропроводом и контактной камерой.
На чертеже показан описываемый водонагреватель, продольный разрез.
сти которой расположено водяное сопло 6; контактную камеру 7 в фор;ме усеченного конуса и с тангенциальным подводом воды через окно 8, сообщающееся патрубком 9 с
камерой 10, расположенной внутри гильзы 4; напорное сопло // расширяющегося профиля; регулятор 12 воды, установленный в рассечку гидравлической связи водяного сопла 6 с водопроводом, с двухпоясным цилиндрическим
золотниковым клапаном J3, взаимодействующим с пружиной 14, одна торцовая поверхность которого имеет связь посредством трубки 15 с паропроводом 16, а другая, подпружиненная, - связь посредством трубки 17 с
контактной камерой 7. Степень сжатия пружины 14 может изменяться регулировочным винтом 18. Камера 10 сообщается посредством золотникового клапана 18 с источником холодной воды.
Паровое сопло /, сильфон 2 с гильзой 4 и водяным соплом 6, контактная камера 7 и напорное сопло // расположены на одной вертикальной оси. В полость сильфона заливается легко испаряющаяся жидкость, пары
которой обладают большей упругостью, чем водяной пар. Выбор жидкости по ее температуре парообразования определяется задаваемой степенью нагрева воды, осуществляемой водонагревателем для конкретной системы гоНа паро- и водоподводящих трубопроводах установлены обратные клапаны (на чертеже не показаны). Холодная вода постоянно подводится к регулятору 12 воды, но не поступает к водяному соплу 6, так как перекрыта правым поясом подпружиненного золотникового клапана 13.
Водонагреватель включается в работу подачей к нему пара.
Процесс подготовки горячей воды состоит в следующем.
Пар, поступающий из паропровода, омывает сильфоп 2 и паровым соплом У подается в контактную камеру 7. Одновременно через трубку 15 давлением пара па торец золотникового клапана 13 регулятора 12 воды создается аксиальное усилие, преодолевающее силу сжатия пружины 14 и перемещающее золотниковый клапан 5 вправо на пропорциональную давлению пара величину. Открывается доступ к водяному сонлу 6 холодной воды, которая, омывая полость гильзы 4, поступает но патрубку 9 к окну 8 и, благодаря его тангенциальному расположению, входит в контактную камеру 7 и движется в ее полости по конусно-винтовому пути, чем увеличивается время нагрева воды и скорость ее входа в напорное сопло 11. Пар, поступающий в контактную камеру 7, отдает тепло вращающемуся потоку воды и конденсируется. Смесь нагретой воды и конденсата пара поступает в папорное сопло 11 расширяющегося профиля, обеспечивающее преобразование кинетической энергии потока этой смеси в потенциальную, т. е. в давление, что позволяет подавать горячую воду как в аккумулирующую емкость, так и непосредственно в расходпую сеть системы горячего водоснабжения.
Сильфов 2 и регулятор 12 воды предназначены для автоматизации нроцесса подготовки горячей воды стабильной темиературы качественным регулированием соотношений пара и холодной воды, а также для прекращения этого процесса при перерывах как в разборе горячей воды потребителями, так и в подаче одного из теплоносителей. Принцип их работы состоит в следующем.
Пар, поступающий в водонагреватель, омывает сильфов и, отдавая часть своего тепла, нагревает жидкость. Но одновременно холодпая вода, омывающая полость гильзы 4 перед своим поступлением в контактную камеру 7, отбирает тепло у термостатной жидкости. Таким образом, термостатная жидкость является промежуточным теплоносителем, осуществляющим двойной теплообмен «пар-жидкостьхолодная вода. Степень нагрева термостатной жидкости определяет положение клапана 3 на входе пара в паровое сопло 1. Так, при нодаче в водонагреватель теплоносителей расчетных параметров положение клапана 3 и золотникового клапана 13 будет номинальным, при котором в контактную камеру 7 будет ностунать такое количество пара и холодной воды, какое необходимо для подготовки горячей воды расчетной производительности и заданной темнературы.
При отклонении параметров теплоносителей от расчетных нарушается баланс двойного тенлообмена в термостатном регуляторе пара и равновесное состояние регулятора воды, что вызывает изменение положения клапана 3 и золотника 13 и, как следствие, количества
пара и воды, подаваемых в нагреватель.
При падепии давления в водоироводной сети уменьшается подача в водонагреватель холодной воды, что уменьшает отбор ею тепла от термостатной жидкости и нарушает баланс
двойного теплообмена. Давление в термостате возрастает и его аксиальная сила неремещает клапан 3 в нижнее положение на величину, пропорциональную приросту темнературы термостатной жидкости, в результате чего
уменьшается нодача пара на величину, пропорциональную изменению подачи холодной воды. Таким образом, сохраняется качественное соотношение теплоносителей и, следовательно, подготовка горячей воды заданной
температуры. При восстановлении давления в водопроводной сети клапан 3 возвращается в исходное номинальное положение.
Аналогичное регулирование термостатный регулятор пара осуществляет и при изменении
темнературы холодной воды в водонроводной сети, питающей водонагреватель.
При падении давления в паропроводе уменьшается давление пара на золотниковый клапан через трубу 15 и пружина 14 переставляет его влево на величину, пропорциональную величине падения давления. Уменьшается подача холодной воды в контактную камеру через гильзу 4 и нарушается баланс двойного теплообмена в сильфоне, в результате чего
клапан 5 изменяет свое положение и уменьшает подачу пара в контакную камеру, т. е. и в этом режиме работы обеспечивается подготовка горячей воды стабильной температуры.
При колебаниях разбора горячей воды потребителями изменяется давление в верхней части контактной камеры (при номинальном разборе давление здесь ниже атмосферного за счет выхода струн пара из парового сопла
со сверхзвуковой скоростью), с которой сообщается через трубку 17 подпружиненный торец золотника 13, что вызывает изменение его положения и, следовательно, изменение подачи холодной воды в контактную камеру. Но
изменение подачи воды вызовет изменение подачи пары со стороны сильфона 2. Таким образом, водонагреватель осуществляет регулирование производительности в пропорциональной зависимости от интенсивности разбора
