Устройство для подачи парообразующей жидкости

Полезная модель относится к конструкции печей и может быть использовано при оборудовании бань стационарного и мобильного типов, а также для обогрева бытовых и производственных помещений.

Предложено устройство для подачи парообразующей жидкости на теплообменный материал для получения пара, содержащее, по меньшей мере, две, сочлененных между собой, полых секции, образующих Г-образную конструкцию. Одна секция расположена горизонтально, или практически горизонтально, при этом ее проходное сечение в выходных частях уменьшено, предпочтительно, торцы выполнены заглушенными. Другая секция установлена вертикально или практически вертикально, причем по всему корпусу Г-образного устройства выполнены каналы, соединяющие полость устройства с окружающей средой, вертикально расположенная секция выполнена с возможностью ее перестановки с одного конца горизонтально расположенной секции на другой, на горизонтально расположенной секции выполнен, как минимум, один отвод, каналы для подачи парообразующей жидкости из полости указанного устройства образованы путем соединения элементов корпуса между собой прерывистым сварным швом, в верхней части вертикально стоящей секции установлена воронка и/или обратный клапан, длина Г-образного устройства составляет l=(0,250,9)L, где l - длина устройства, L - длина печи, периметр проходного сечения горизонтально расположенной секции Г-образного устройства составляет р=(0,10,4)l, где р - периметр проходного сечения, l - длина устройства, 6 з.п. ф-лы, 3 илл..

Полезная модель относится к конструкции печей и способу генерации перегретого пара и может быть использовано при оборудовании бань стационарного и мобильного типов, а также для обогрева бытовых и производственных помещений.

Известны печи для бани, содержащие металлический корпус, топку, камеру с находящимися в ней камнями и дымовую трубу, установленную над камерой. При эксплуатации получают чистый пар, плеснув на камни горячую воду (RU 2005263 C1, F24В 1/24, 07.03.1993).

Недостатком указанных печей является возможность попадания в парильню топочных газов и наличие в паре с относительной влажностью до 70% крупных капель доведенной до кипения воды. При этом невозможно получение перегретого пара с относительной влажностью менее 25%.

Известны способы получения перегретого пара из влажного пара высокого давления путем отделения жидкости от пара, дросселирования и перегрева за счет теплообмена с насыщенным паром и повышения тем самым экономичности (SU 561048 А, F22G 1/10, 01.08.1977).

Недостатком способов является необходимость в дополнительном парогенераторе и трудность стабилизации температуры перегретого пара.

Известен способ получения пара и печь для его реализации, содержащая металлический корпус с топкой, дымоходом и открытый контейнер с теплообменным крупнодисперсным материалом, причем указанный открытый контейнер размещен в верхней части топки со стороны обогреваемого помещения, в топке помещена емкость повышенного давления с теплообменным крупнодисперсным материалом и установленным в ее верхней части влагораспределительным устройством, соединенным с баком для парообразующей жидкости посредством дозатора, в указанной емкости снизу вверх встроена дроссельная труба, проходящая через теплообменный крупнодисперсный материал и верхнюю часть топки в указанный открытый контейнер, обеспечивающая дополнительный перегрев образовавшегося в емкости повышенного давления перегретого пара в верхней части топки и за счет рекуперативного теплообмена с крупнодисперсным материалом. При этом дозатор жидкости может быть выполнен в виде дроссельного канала или в виде вентиля с ручным управлением, или в виде электромагнитного клапана, соединенного с блоком управления подачей жидкости с заданной временной скважностью между включениями. Перегрев сдросселированного пара осуществляют в верхней части дроссельной трубы, проходящей через топку, и путем рекуперативного теплообмена с крупнодисперсным материалом в дополнительном контейнере (Патент РФ 2250417, МПК: F24В 1/24-прототип).

Указанная печь для бани работает следующим образом.

В топку металлического корпуса рассматриваемой модификации печи через дверцу закладывается топливо и разжигается. Остатки от сгораемого топлива просыпаются через колосниковую решетку в поддувало. Горячий газ, образовавшийся от сгорания топлива, поднимается вверх топки, нагревает теплообменный крупнодисперсный материал в емкости и контейнере, а также пар в верхней части дроссельной трубы. Затем горячий газ, поднимаясь вверх в сквозной дымовой трубе, обогревает бак с водой. Постепенно теплообменный крупнозернистый материал разогревается до (350450)°С, нагревая воздух в помещении до (60100)°С.

Способ перегрева пара при помощи указанной печи заключается в следующем.

Для получения перегретого пара парообразующая жидкость из бака через дроссельный канал с патрубком поступает во влагораспределительное устройство. Нагрев жидкости происходит при ее контакте с теплообменным крупнозернистым материалом. Образовавшийся насыщенный пар поднимается в верхнюю часть емкости и затем, по мере увеличения его объема, под собственным давлением просачивается через материал, еще больше нагревается свыше 100°С и поступает во входное отверстие дроссельной трубы в нижней части емкости. Далее перегретый пар нагревается на горизонтальном участке части дроссельной трубы в верхней части топки. Сдросселированный пар поступает в открытый контейнер и в процессе рекуперативного теплообмена с крупнодисперсным материалом перегревается свыше 110°С, осуществляя нагрев помещения.

Основным недостатком данного способа получения пара является следующее.

Парообразующая жидкость подается из влагораспределительного устройства в виде капель или дозированного потока жидкости прямо на разогретый крупнодисперсный материал. Такая подача приводит к тому, что часть жидкости испаряется, не попадая в дроссельную трубу, что приводит к снижению экономичности и нерасчетному режиму работы парообразующего устройства. Кроме этого, наличие достаточно протяженного горизонтального участка в дроссельной трубе приводит к дополнительному сопротивлению при движении полученного пара горизонтально, при этом на выходе горизонтально движущийся пар должен преодолеть сопротивление тракта, образованного крупнодисперсным теплообменным материалом.

Задачей предложенного технического решения является создание устройства для получения пара с регулируемой температурой и влажностью с одновременным упрощением его конструкции и повышением экономичности работы.

Указанная задача решается за счет того, что, в предложенном устройстве для подачи парообразующей жидкости, преимущественно, для банных печей, согласно техническому решению, оно содержит, по меньшей мере, две, сочлененных между собой, полых секции, образующих Г-образную конструкцию, причем одна секция расположена горизонтально, или практически горизонтально, при этом ее проходное сечение в выходных частях уменьшено, предпочтительно, торцы выполнены заглушенными, при этом другая секция установлена вертикально или практически вертикально, причем по всему корпусу Г-образного устройства выполнены каналы, соединяющие полость устройства с окружающей средой.

В варианте выполнения, вертикально расположенная секция выполнена с возможностью ее перестановки с одного конца горизонтально расположенной секции на другой. Такое техническое решение позволяет оптимизировать конструкцию устройства для подачи парообразующей жидкости и его расположение в теплообменном материале.

В варианте выполнения, на горизонтально расположенной секции выполнен, как минимум, один отвод. Такое решение позволяет увеличить площадь распределения парообразующей жидкости по теплообменному материалу.

В варианте выполнения, каналы для подачи парообразующей жидкости из полости указанного устройства образованы путем соединения элементов корпуса между собой прерывистым сварным швом. Такое решение позволяет получить дополнительные каналы для подачи парообразующей жидкости внутрь крупнодисперсного теплообменного материала.

В варианте выполнения, в верхней части вертикально стоящей секции установлена воронка и/или обратный клапан. Наличие воронки позволяет улучшить условия обслуживания устройства для получения пара, а наличие обратного клапана позволяет исключить возможность выплескивания парообразующей жидкости из воронки при попадании указанной жидкости на разогретый крупнодисперсный материал и ее мгновенном вскипании.

В варианте выполнения, длина Г-образного устройства составляет l=(0,250,9)L, где l - длина устройства, L - длина печи.

Нижнее значение указанного соотношения выбрано исходя из того, что при дальнейшем его уменьшении происходит уменьшение объема парообразующей жидкости, заливаемой в корпус устройства, что приводит к сокращению времени между обслуживанием печи и уменьшению объема получаемого пара.

Верхнее значение указанного соотношения выбрано исходя из того, что при дальнейшем его увеличении происходит уменьшение объема крупнодисперсного теплообразующего материала, размещаемого между стенками печи и устройства, что приводит к ухудшению теплового режима работы печи.

В варианте выполнения периметр проходного сечения горизонтально расположенной секции Г-образного устройства составляет р=(0,10,4)l, где р - периметр проходного сечения, l - длина устройства.

Нижнее значение указанного соотношения выбрано исходя из того, что при дальнейшем его уменьшении происходит уменьшение объема парообразующей жидкости, заливаемой в корпус устройства, что приводит к сокращению времени между обслуживанием печи и уменьшению объема получаемого пара.

Верхнее значение указанного соотношения выбрано исходя из того, что при дальнейшем его увеличении происходит увеличение объема заливаемой парообразующей жидкости в корпус устройства, что может привести к ее вскипанию в корпусе устройства из-за того, что весь объем не успеет просочиться через каналы. Также это влечет за собой уменьшение объема крупнодисперсного теплообразующего материала, размещаемого между стенками печи и устройства, что приводит к ухудшению теплового режима работы печи.

Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана печь с устройством для подачи парообразующей жидкости, вид сбоку, на фиг.2 показана печь с устройством для подачи парообразующей жидкости, вид спереди, на фиг.3 - парообразующее устройство в аксонометрии.

Печь для применения предложенного устройства содержит металлический корпус 1 с топкой 2, дымоходом 3 и открытый контейнер 4 с теплообменным крупнодисперсным материалом 5. Открытый контейнер 4 размещен в верхней части топки 2 со стороны обогреваемого помещения. В крупнодисперсном материале 5 установлено устройство 6 для подачи парообразующей жидкости на теплообменный материал 5 для получения пара. Устройство 6 содержит, по меньшей мере, две, сочлененных между собой, полых секции 7 и 8, образующих Г-образное устройство. Секция 7 расположена горизонтально, или практически горизонтально, при этом ее проходное сечение в выходных частях уменьшено, предпочтительно, торцы 9 выполнены заглушенными. Секция 8 установлена вертикально или практически вертикально. По всему корпусу Г-образного устройства выполнены каналы 10, преимущественно, в виде сквозных отверстий, соединяющие полость устройства 6 с окружающей средой, и каналы 11, образованные за счет выполнения прерывистого сварного шва. В варианте выполнения, на горизонтально расположенной секции 7 выполнен, как минимум, один отвод 12 с каналами 10 и 11. Во входной части секции 8 установлена воронка 13 с обратным клапаном 14. На одном конце секции 7 установлена секция 8, на другом, противоположном - штуцер 15 с пробкой для обеспечения возможности установки секции 8 на любом из концов секции 7.

Подача парообразующей жидкости на крупнодисперсный теплообменный материал и получение пара при помощи предложенного устройства могут быть реализованы при помощи устройства следующим образом.

В топку 2 печи укладывают топливо и поджигают. При сгорании топлива образуются продукты сгорания с высокой температурой, которые, проходя по дымоходу 3 через крупнодисперсный теплообменный материал 5, размещенный в контейнере 4, разогревают его. В крупнодисперсном материале 5, предпочтительно, под несколькими слоями указанного материала, установлено устройство 6 для подачи парообразующей жидкости на теплообменный материал 5 для получения пара. Через воронку 13 в корпус устройства 6 заливается парообразующая жидкость, преимущественно, вода. Для защиты от возможного выплескивания воды из воронки 13 установлен обратный клапан 14, который пропускает воду внутрь секции 8 и препятствует ее обратному выбросу вместе с паром.

Вода по вертикально установленной секции 8 проходит через разогретые слои теплообменного материала и практически не нагревается, при этом часть воды через каналы 11 на секции 8 попадает на внутренние слои теплообменного материала 5. Из секции 8 вода попадает в горизонтально расположенную секцию 7 и по каналам 10 также попадает на внутренние слои теплообменного материала 5.

При попадании воды из каналов 10 и 11, непосредственно на разогретый крупнодисперсный теплообменный материал 5, происходит ее мгновенный нагрев с образованием пара, содержащего достаточно большое количество крупных капель доведенной до кипения воды. При прохождении через слои разогретого крупнодисперсного материала 5, от места ввода до выхода в окружающую среду, полученный пар, за счет теплообмена с указанным материалом, нагревается дальше, при этом процент влаги в нем уменьшается, а температура растет. Таким образом, в парную поступает пар с требуемой влажностью и температурой, без крупных капель доведенной до кипения воды, что обеспечивает комфортные условия пребывания в парной.

Проведенные автором и заявителем испытания предложенного устройства для подачи парообразующей жидкости подтвердили правильность заложенных конструкторско-технологических решений и предложенных критериев.

Использование предложенного технического решения позволит создать устройство для получения пара с регулируемой температурой и влажностью с одновременным упрощением его конструкции и повышением экономичности работы.

1. Устройство для подачи парообразующей жидкости преимущественно для банных печей, характеризующееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, две сочлененные между собой полые секции, образующие Г-образную конструкцию, причем одна секция расположена горизонтально или практически горизонтально, при этом ее проходное сечение в выходных частях уменьшено, предпочтительно торцы выполнены заглушенными, при этом другая секция установлена вертикально или практически вертикально, причем по всему корпусу Г-образного устройства выполнены каналы, соединяющие полость устройства с окружающей средой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вертикально расположенная секция выполнена с возможностью ее перестановки с одного конца горизонтально расположенной секции на другой.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на горизонтально расположенной секции выполнен как минимум один отвод.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каналы для подачи парообразующей жидкости из полости указанного устройства образованы путем соединения элементов корпуса между собой прерывистым сварным швом.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в верхней части вертикально стоящей секции установлена воронка и/или обратный клапан.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длина Г-образного устройства составляет l=(0,250,9)L, где l - длина устройства, L - длина печи.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что периметр проходного сечения горизонтально расположенной секции Г-образного устройства составляет р=(0,10,4)l, где р - периметр проходного сечения, l - длина устройства.