Теплообменное устройство отопительного котла

Полезная модель относится к энергетике и может быть использована для автономного водяного отопления и круглогодичного горячего водоснабжения бытовых и производственных помещений, для обогрева жилых помещений и отбора горячей воды для бытовых нужд

Задачей предлагаемого решения является повышение КПД и надежности при снижении металлоемкости.

Поставленная задача решается тем, что в теплообменном устройстве отопительного котла, содержащем наружный и внутренний корпуса, полость между которыми образует водяную рубашку, расположены теплообменные элементы в виде рядов полых труб, установленные горизонтально во внутреннем корпусе. Для циркуляции теплоносителя, находящегося в полости водяной рубашки, согласно решению, в поперечной плоскости полости водяной рубашки установлены перегородки, имеющие каналы для прохождения теплоносителя, предназначенные для обеспечения изменения направления движения теплоносителя в рядах труб.

Полезная модель относится к энергетике и может быть использована для автономного водяного отопления и круглогодичного горячего водоснабжения бытовых и производственных помещений, для обогрева жилых помещений и отбора горячей воды для бытовых нужд.

Известно теплообменное устройство отопительного котла, в котором теплообменный элемент выполнен в виде полости Г-образной формы с расширенной верхней частью (см. заявку на изобретение РФ №2000104926, МПК F 24 H 1/00).

Недостатком является то, что при данной конструкции не обеспечивается высокий КПД котла.

Известно также теплообменное устройство с теплообменными элементами в виде плоских горизонтальных труб (см. патент РФ №2158394, МПК F 24 H 1/00).

Однако использование плоских теплообменных элементов ведет к удорожанию котла за счет увеличения трудоемкости изготовления теплообменных элементов.

Наиболее близким к предлагаемому решению является теплообменное устройство отопительного котла, содержащее наружный и внутренний корпуса, полость между которыми образует водяную рубашку, с теплообменными элементами в виде рядов полых труб для циркуляции теплоносителя. Теплообменные элементы расположены во внутреннем корпусе и образуют с полостью водяной рубашки замкнутый контур для теплоносителя. Теплообменные элементы установлены горизонтально и диаметрально противоположно на разновысотных уровнях (см. заявку на изобретение РФ №2002110019, МПК F 24 H 1/44).

Недостатком устройства является то, что, Теплообменные элементы выполнены в виде плоских полых элементов, что требует дополнительных затрат на их изготовление. Строго горизонтальное расположение теплообменных элементов задерживает движение теплоносителя, что не способствует интенсивному теплообмену. Расположение теплообменных элементов по отношению к предыдущему под углом 90° усложняет сборку и сварку котла.

Задачей предлагаемого решения является повышение КПД и надежности при снижении металлоемкости.

Поставленная задача решается тем, что в теплообменном устройстве отопительного котла, содержащем наружный и внутренний корпуса, полость между которыми образует водяную рубашку, расположены Теплообменные элементы в виде рядов полых труб,

установленные горизонтально во внутреннем корпусе, и образующие с полостью водяной рубашки замкнутый контур для циркуляции теплоносителя. Для циркуляции теплоносителя, находящегося в полости водяной рубашки, согласно решению, в поперечной плоскости полости водяной рубашки установлены перегородки, имеющие каналы для прохождения теплоносителя, предназначенные для обеспечения изменения направления движения теплоносителя в рядах труб.

Корпуса выполнены прямоугольными, а перегородки образованы уголковыми элементами Г-образного профиля, расположенными по длине трех сторон. Условный диаметр труб выбирают в интервале от 10 до 32 мм в зависимости от мощности котла. Трубы и перегородки расположены под углом от 1,3°-3° к поперечной плоскости.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 приведен общий вид теплообменного устройства - вид сбоку, а на фиг.2 - в вертикальном сечении, где:

1 - теплообменные элементы;

2 - угол наклона;

3 - направление движения теплоносителя;

4 - внешний корпус;

5 - внутренний корпус;

6 - водяная рубашка;

7 - перегородки.

Устройство содержит наружный 4 и внутренний 5 прямоугольные корпуса. Полость между ними образует водяную рубашку 6. Теплообменные элементы 1 выполнены в виде рядов полых труб для циркуляции теплоносителя и расположены во внутреннем корпусе 5. В поперечной плоскости полости водяной рубашки 6 установлены перегородки 7, например, в виде элементов Г-образного профиля, приваренных одной стороной профиля к трем сторонам внутреннего корпуса 5. Отсутствие перегородки на четвертой стороне образует зазор (канал) между внешним и внутренним корпусом для прохождения теплоносителя. Перегородки делят ряды труб на секции, при этом в смежных секциях теплоноситель движется в противоположных направлениях за счет соответствующего наклона труб (противоположного для смежных секций) и расположения зазоров, с разных, например, противоположных сторон корпусов.

Устройство работает следующим образом: теплоноситель (вода), поступающий снизу полости водяной рубашки устройства, нагревается и перемещается вверх по направлению 3. Для оптимизации теплосъема при перемещении теплоносителя теплообменные трубы 1 расположены не горизонтально, а под углом к поперечной плоскости. Для предотвращения прямого движения воды по полости водяной рубашки 6

между стенками ввариваются перегородки 7 под углом к поперечной плоскости, равным углу подъема труб. Т.о. трубы 1 и перегородки 7 расположены в устройстве параллельно. Все вместе обеспечивает змеевидное прохождение теплоносителя по теплообменнику, что значительно повышает КПД котла.

Угол наклона труб 1,3°-3° определен в результате расчетов и опытных работ. Отсутствие угла наклона труб препятствует интенсивному прохождению теплоносителя по теплообменнику, что приводит к застойным явлениям. Угол более 3° не обеспечивает полного теплосъема, уменьшает КПД котла.

Предложенное решение позволяет также уменьшить трудовые и материальные затраты, энергоемкость, себестоимость единицы изделия за счет использования стандартных облегченных труб с условным проходом в зависимости от мощности котла от 10 до 32 мм и простой конструкции устройства.

1. Теплообменное устройство отопительного котла, содержащее наружный и внутренний корпуса, расположенные с образованием полости между ними для водяной рубашки, теплообменные элементы в виде рядов полых труб, расположенные во внутреннем корпусе и образующие с полостью водяной рубашки замкнутый контур для циркуляции теплоносителя, отличающееся тем, что в поперечной плоскости полости водяной рубашки установлены перегородки, образующие каналы для прохождения теплоносителя, расположенные с возможностью обеспечения изменения направления движения теплоносителя в рядах труб между соседними перегородками.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпуса выполнены прямоугольными, а перегородки образованы уголковыми элементами Г-образного профиля, расположенными по длине трех сторон.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубы имеют условный диаметр от 10 до 32 мм.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубы и перегородки расположены под углом от 1,3°-3° к поперечной плоскости.