Водогрейный котел

Полезная модель относится к области теплотехники и может быть использована для отопления зданий коммунального бытового и производственного назначения, имеющих систему отопления с теплоносителем. Водогрейный котел содержит топку, заднюю и переднюю стенки, газоход и водотрубный теплообменник. Теплообменник образован горизонтальными оребренными трубами. Трубы теплообменника расположены параллельно друг другу непосредственно в топке по окружности или овалу и снабжены отводами, коллекторами обратки и подачи, а также патрубками обратки и подачи. В задней части котла трубы теплообменника жестко закреплены на задней стенке, а в передней части закреплены на крепежной пластине. Крепежная пластина выполнена с возможностью свободного перемещения по шпилькам относительно передней стенки котла. Трубы теплообменника расположены в два слоя и попарно соединены отводами, разворачивающими поток из труб внутреннего слоя в трубы наружного слоя. Трубы наружного слоя соединены с коллектором обратки, а внутреннего - с коллектором подачи. Полезная модель позволяет увеличить эффективность работы водогрейного котла. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Полезная модель относится к области теплотехники и может быть использована для отопления зданий коммунального бытового и производственного назначения, имеющих систему отопления с теплоносителем.

Из уровня техники известен водогрейный котел, содержащий топку, заднюю и переднюю стенки, газоход и водотрубный теплообменник, образованный горизонтальными оребренными трубами, расположенными параллельно друг другу непосредственно в топочном пространстве по окружности и снабженными отводами, коллекторами обратки и подачи, а также патрубками обратки и подачи, причем в задней части котла трубы теплообменника жестко закреплены на задней стенке, а в передней части закреплены на крепежной пластине, выполненной с возможностью свободного перемещения по шпилькам относительно передней стенки котла (см. патент RU 2477426, кл. F24H 1/00, опубл. 10.03.2013). Недостатками известного устройства являются относительно малый КПД, высокая тепловая инертность и короткий срок службы деталей теплообменника, обусловленный большими температурными перепадами в процессе работы котла.

Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в увеличении эффективности работы водогрейного котла. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в водогрейном котле, содержащем топку, заднюю и переднюю стенки, газоход и водотрубный теплообменник, образованный горизонтальными оребренными трубами, расположенными параллельно друг другу непосредственно в топке по окружности или овалу и снабженными отводами, коллекторами обратки и подачи, а также патрубками обратки и подачи, причем в задней части котла трубы теплообменника жестко закреплены на задней стенке, а в передней части закреплены на крепежной пластине, выполненной с возможностью свободного перемещения по шпилькам относительно передней стенки котла, трубы теплообменника расположены в два слоя и попарно соединены отводами, разворачивающими поток из труб внутреннего слоя в трубы наружного слоя, причем трубы наружного слоя соединены с коллектором обратки, а внутреннего - с коллектором подачи. Трубы теплообменника предпочтительно снабжены спиральными турбулизаторами. Газоход предпочтительно расположен в верхней части топки.

На фиг. 1 представлена схема работы предлагаемого котла;

на фиг. 2 - его поперечное сечение;

на фиг. 3 - область Г на фиг. 2;

на фиг. 4 представлена конструкция трубы теплообменника;

на фиг. 5 котел со снятой теплоизоляцией, вид спереди;

на фиг. 6 котел со снятыми защитными панелями, вид спереди;

на фиг. 7 - котел, вид сзади;

на фиг. 8 - передняя часть котла с открытой крышкой;

на фиг. 9 - разрез передней части котла.

Водогрейный котел состоит из топки 1, задней 2 и передней 3 стенок, газохода 4 в верхней части топки 1 и водотрубного теплообменника. Корпус топки 1 образован каркасом, на котором закреплена теплоизоляция 5 и декоративные защитные панели 6. Передняя стенка 3 снабжена крышкой 7, за которой расположена крепежная пластина 8.

Теплообменник образован горизонтальными трубами 9, 10, которые расположены параллельно друг другу непосредственно в топке 1 по окружности или овалу в два слоя и попарно соединены отводами 11, разворачивающими поток из труб 9 внутреннего слоя в трубы 10 наружного слоя. Трубы 10 наружного слоя соединены с коллектором 12 обратки, а трубы 9 внутреннего слоя соединены с коллектором подачи 13. Коллекторы обратки 12 и подачи 13 соединены со снабженными распределителями (позицией не обозначены) патрубками обратки 14 и подачи 15, соответственно. В задней части котла трубы 9, 10 теплообменника жестко закреплены на задней стенке 2. В передней части трубы 9, 10 закреплены на крепежной пластине 8, выполненной с возможностью свободного перемещения по шпилькам относительно передней стенки 3 котла. Трубы 9, 10 теплообменника выполнены двухслойными с оребреннием 16 и снабжены спиральными турбулизаторами 17. Трубы 10 внешнего слоя снабжены отражателями 18.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Теплоноситель (вода) через патрубок обратки 14 и коллектор обратки 12 попадает в трубы 9 внутреннего слоя теплообменника. Двигаясь по трубам теплоноситель закручивается и ускоряется с помощью спиральных турбулизаторов 17, тем самым сильно увеличивая теплообмен. Затем, развернувшись в отводе 11 теплоноситель попадает в трубы 10 наружного слоя теплообменника, где так же закручивается и ускоряется за счет турбулизаторов 17. Нагретый теплоноситель из труб 10 направляется в коллектор подачи 13, а оттуда через патрубок подачи 15 потребителю.

При такой конструкции котла пламя горелки в первую очередь передает максимальное количество энергии трубам 9 внутреннего слоя, догревая теплоноситель до максимально необходимой температуры около 150°C. Затем, снизив температуру, уходящие газы охлаждаются проходя через трубы 10 внешнего слоя. Температура теплоносителя в трубах 10 может колебаться от 60 до 95°C, и проходя через них уходящие газы охлаждаются до температуры не более 160°C. При движении теплоносителя из холодного состояния в сторону нагретой топки мы получаем оптимальную схему теплоотдачи котла за счет встречных потоков теплоносителя и сгоревших газов (по мере охлаждения, уходящие газы встречаются с менее холодным теплоносителем, что позволяет дополнительно отобрать тепло с газов), при минимальных размерах теплообменника. При такой конструкции КПД котла составляет не менее 93%.

Поскольку трубы 9, 10 не приварены к передней стенке 3, а крепятся к крепежной пластине 8, которая может перемещаться относительно нее вместе с трубами, при работе устройства не создается никаких напряжений. Срок службы труб 9, 10 ограничен только наличием коррозии. Скорость теплоносителя за счет наличия турбулизаторов 17 составляет не менее 1 м/с, что предотвращает образование пристенного кипения в трубах.

Коллекторы 12, 13 выполнены таким образом, чтобы было возможно приваривание труб 9, 10 с возможностью легкой замены одной или нескольких из них в ходе ремонта, если в этом возникнет необходимость. Поскольку коллекторы 12, 13 связаны с каркасом топки 1 только через соединительные патрубки, напряжения в процессе нагрева и охлаждения котла легко компенсируются.

Предлагаемый котел имеет более высокую эффективность, чем известные конструкции, и может работать на перегретой воде при температурах до 150°C.

1. Водогрейный котёл, содержащий топку, заднюю и переднюю стенки, газоход и водотрубный теплообменник, образованный горизонтальными оребренными трубами, расположенными параллельно друг другу непосредственно в топке по окружности или овалу и снабжёнными отводами, коллекторами обратки и подачи, а также патрубками обратки и подачи, причём в задней части котла трубы теплообменника жёстко закреплены на задней стенке, а в передней части закреплены на крепёжной пластине, выполненной с возможностью свободного перемещения по шпилькам относительно передней стенки котла, отличающийся тем, что трубы теплообменника расположены в два слоя и попарно соединены отводами, разворачивающими поток из труб внутреннего слоя в трубы наружного слоя, причём трубы наружного слоя соединены с коллектором обратки, а внутреннего - с коллектором подачи.

2. Котёл по п.1, отличающийся тем, что трубы теплообменника снабжены спиральными турбулизаторами.

3. Котёл по п.1, отличающийся тем, что газоход расположен в верхней части топки.