Водогрейный котел

Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно к водогрейным котлам, и может быть использована в системах отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. Техническим результатом полезной модели является увеличение теплопередачи от паровой фазы теплоносителя к воде системы теплоснабжения. Водогрейный котел содержит герметичный корпус, в нижней части которого размещены топочная камера и дымогарные трубы, над которыми расположен теплообменник. Согласно полезной модели, котел снабжен переливным баком, расположенным снаружи корпуса котла и соединенным, по крайней мере, одним трубопроводом, с нижней частью котла, при этом переливной бак снабжен герметичной гибкой мембраной, скрепленной с ним и разделяющей бак на два отсека, один из которых соединен с внутренним объемом котла, другой - с атмосферой.

Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно к водогрейным котлам, и может быть использована в системах отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий.

Известны водогрейные котлы, основными элементами которых являются герметичный корпус, частично заполненный жидким теплоносителем, погруженные в теплоноситель топочную камеру и дымогарные трубы, размещенный над поверхностью теплоносителя теплообменник, например, патент РФ №2080516, МПК F 22 B 7/00.

Недостатком данного котла является то, что паровая фаза жидкого теплоносителя смешана с воздухом, находящимся в котле, а даже незначительное количество воздуха, находящееся в паровом пространстве котла, в несколько раз снижает теплопередачу от паровой фазы теплоносителя к воде системы теплоснабжения.

Никаких средств для удаления воздуха из парового пространства котла в них, кроме как удаления его вместе с паром, но и то не полностью, не существует, поэтому теплопередача в таких котлах в несколько раз ниже теоретически возможной.

Известны также котлы КВ-Г-0,63-90Н и другие серии «Vacumatic ОАО Дорогобужкотломаш».

Котлы данной серии имеют герметичный корпус, частично заполненный водой, в нижней части корпуса размещена топочная камера, а в верхней части теплообменник, по которому циркулирует вода тепловой сети.

При работе котлов данной серии, также как и вышеупомянутого, в результате испарения жидкого теплоносителя, его паровая фаза контактирует с поверхностью теплообменника, конденсируется на ней, а конденсат

стекает в объем жидкого теплоносителя.

Для того чтобы неконденсирующиеся газы (воздух) не контактировали с поверхностью теплообменника и не ограничивали контакт паровой фазы теплоносителя с поверхностью теплообменника, котлы типа КВ-Г-0,63-90Н вакуумируют.

Вакуумирование котла перед пуском и периодический отсос неконденсирующихся газов в процессе работы осуществляется штатным вакуумным насосом водоструйного или водокольцевого типа.

Известный водогрейный котел является наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели и выбран в качестве ближайшего аналога.

Недостатком известного котла является то, что в паровом пространстве котла (зона, где расположен теплообменник), наряду с паровой фазой теплоносителя, присутствует воздух, который, контактируя с поверхностью теплообменника, ограничивает контакт паровой фазы теплоносителя с поверхностью теплообменника, тем самым ухудшает передачу тепла от паровой фазы теплоносителя к поверхности теплообменника и далее к нагреваемой воде системы теплоснабжения. Для устранения этого недостатка в известном котле воздух откачивают вакуумным насосом, но воздух вновь натекает в паровое пространство и его вновь необходимо откачивать. Полностью откачать воздух из парового пространства не удается, а даже небольшое его количество в несколько раз снижает теплопередачу (при относительном содержании воздуха около 4% коэффициент теплопередачи уменьшается в пять раз, при относительном содержании воздуха 0,75% - в два раза).

Недостатком такого котла является и то, что при давлении в котле ниже атмосферного, вода кипит при температуре ниже 100°С, температура паров воды также ниже 100°С, все это приводит к уменьшению температуры воды в системе теплоснабжения.

Техническим результатом полезной модели является увеличение теплопередачи от паровой фазы теплоносителя к воде системы теплоснабжения за счет исключения появления воздуха в паровом пространстве котла, с помощью специального средства, вследствие чего, увеличивается мощность котла.

Указанный технический результат достигается тем, что в водогрейном котле, содержащем герметичный корпус, в нижней части которого размещена топочная камера, а в верхней части корпуса расположен теплообменник, согласно полезной модели, котел снабжен переливным баком, расположенным снаружи корпуса котла и соединенным, по крайней мере, одним трубопроводом с нижней частью котла, при этом переливной бак снабжен средством изменения его внутреннего объема.

Кроме того, для обеспечения слива воды из переливного бака в корпус котла самотеком, он расположен выше корпуса котла.

Также, средство изменения внутреннего объема переливного бака выполнено в виде герметичной гибкой мембраны, скрепленной с переливным баком, и разделяющей его на два отсека, один из которых соединен с внутренним объемом котла, другой - с атмосферой.

Благодаря указанному выполнению устройства котла, внутренняя полость корпуса котла и переливного бака всегда заполнены водой и воздух внутри котла отсутствует, вследствии чего увеличивается передача тепла от паровой фазы теплоносителя к нагреваемой воде системы теплоснабжения, тем самым увеличивается мощность котла.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где:

- на фиг.1 изображено сечение водогрейного котла в подготовленном к работе состоянии.

- на фиг.2 изображено сечение водогрейного котла в рабочем состоянии.

Водогрейный котел содержит герметичный корпус 1, в нижней части которого размещены топочная камера 2, дымогарные трубы 3. В верхней части корпуса 1 размещен теплообменник 4.

Переливной бак содержит корпус 5, который соединен трубопроводом 6 с нижней частью корпуса котла 1, при этом верхняя часть корпуса 5 переливного бака снабжена краном 7 для удаления воздуха при заполнении котла водой. Переливной бак содержит также крышку 8 со штоком - сигнализатором 9 и грузом 10.

Средство изменения внутреннего объема переливного бака выполнено в виде герметичной гибкой мембраны 11, скрепленной с переливным баком и разделяющей его на два отсека А и Б.

Отсек А соединен трубопроводом 6 с внутренним объемом корпуса 1, отсек Б соединен с атмосферой.

Верхняя часть корпуса 1 снабжена краном 12, служащим для удаления воздуха из корпуса 1 котла при заполнении его водой.

К нижней части корпуса 1 подведен трубопровод 13 с краном 14, служащий для заполнения котла водой.

Подготовка котла к работе осуществляется следующим образом.

При открытых кранах 7, 12 и 14, через трубопровод 13 в корпус 1 заливается вода. Вода заполняет корпус 1 и трубопровод 6. При появлении воды из крана 12, что означает отсутствие воздуха в корпусе котла, кран 12 закрывают. Через трубопровод 6 вода попадает в корпус 5 расширительного бака, заполняет отсек А, и вытеснив из него воздух, выливается через кран 7. Краны 7 и 14 закрывают, при этом вначале закрывают кран 14, затем кран 7.

Таким образом, в котле воздух находится только в растворенном в воде виде, а внутренний объем котла не сообщается с атмосферой.

Котел работает следующим образом.

Продукты сгорания топлива проходят через топочную камеру 2 (горелка на графических материалах не показана) и систему дымогарных труб 3, при этом осуществляется передача тепла от горячего газа к воде находящейся в котле. Вода в котле нагревается, происходит ее температурное расширение, вследствие чего, вода давит на мембрану 11 в переливном баке, при этом мембрана 11 перемещается в сторону отсека Б переливного бака, т.е. вверх.

При нагревании воды в котле растворенный в ней воздух выделяется из нее и собирается в верхней части корпуса 1 котла, а также корпуса 5 переливного бака. Для того, чтобы удалить из них воздух открывают краны 7 и 12, при этом вода вытеснит выделившийся из воды воздух. По окончании этой операции краны 7 и 12 закрывают.

При дальнейшем нагревании воды начинается ее кипение и испарение. Пар собирается в верхней части корпуса 1 котла, давление его повышается и он вытесняет воду из пространства, в котором находится теплообменник 4, через трубу 6 в отсек А переливного бака. Вытесняемая из корпуса 1 котла вода давит на мембрану 11, перемещая ее в отсек Б переливного бака, при этом шток - сигнализатор 9 с грузом 10 поднимаются вверх, сигнализируя о том, что пространство, занимаемое теплообменником 4, заполнено паром.

Пары воды поднимаются от поверхности жидкой фазы теплоносителя к трубкам теплообменника 4, на холодной поверхности трубок, по которым протекает вода тепловой сети, они конденсируются и конденсат в виде капель падает в кипящую воду. Вода в тепловой сети при этом нагревается.

Процесс испарения и конденсации непрерывно повторяется, при этом происходит перенос тепла от паров теплоносителя к воде в системе теплоснабжения.

При остановке котла горелка гасится, вода перестает кипеть, давление пара снижается и вода из отсека А переливного бака, по трубопроводу 6 перетекает в корпус 1, занимая паровое пространство. При этом мембрана 11 в переливном баке перемещается в сторону отсека А, т.е. вниз, занимая объем вытекающей из него воды, при этом давление в котле устанавливается немного выше атмосферного, поэтому атмосферный воздух через неплотности не попадает во внутренний объем котла и не растворяется в котловой воде. Котел полностью заполнен водой, освобожденной от газов и готов к повторному запуску.

Таким образом, благодаря указанному выполнению устройства котла, воздух в паровом пространстве (в районе теплообменника) при работе котла отсутствует, при этом существенно улучшается передача тепла от паровой фазы теплоносителя к нагреваемой воде системы теплоснабжения, вследствие чего, увеличивается мощность котла.

1. Водогрейный котел, содержащий герметичный корпус, в нижней части которого размещена топочная камера, а в верхней части корпуса расположен теплообменник, отличающийся тем, что котел снабжен переливным баком, расположенным снаружи корпуса котла и соединенным, по крайней мере, одним трубопроводом с нижней частью котла, при этом переливной бак снабжен средством изменения его внутреннего объема.

2. Водогрейный котел по п.1, отличающийся тем, что переливной бак расположен выше корпуса котла.

3. Водогрейный котел по п.1, отличающийся тем, что средство изменения внутреннего объема переливного бака выполнено в виде герметичной гибкой мембраны, скрепленной с переливным баком и разделяющей его на два отсека, один из которых соединен с внутренним объемом котла, другой - с атмосферой.