Водогрейный котел
Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно к водогрейным котлам малой мощности, предназначенным для получения тепловой энергии, используемой для отопления и горячего водоснабжения. Задача, решаемая полезной моделью, заключается в обеспечении надежности работы, в повышении жесткости конструкции котла, а также в обеспечении технологичности изготовления устройства. Сущность полезной модели заключается в том, что водогрейный котел содержит топочную камеру, трубный пучок радиационного экрана, трубный пучок конвективного экрана, перепускные патрубки, тангенциально соединяющие концы смежных труб экранов и выполненные с поперечным сечением в виде четырехугольника. Устройство снабжено жесткой панелью, заглушающей торцы всех труб экранов, при этом панель является оной из боковых сторон перепускных патрубков. Для обеспечения герметичности экранов возможно водогрейный котел выполнять с межтрубными пластинами, соединяющими смежные трубы конвективных экранов. При диаметре экранных труб 150 мм целесообразно межтрубные пластины выполнять высотой 40-60 мм, толщиной 4-6 мм. 1 нез. п.ф-лы, 2 з.п. ф-лы, 3 илл.
Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно к водогрейным котлам малой мощности, предназначенным для получения тепловой энергии, используемой для отопления и горячего водоснабжения.
Известно изобретение RU 2059937, согласно которому, водогрейный котел содержит топочную камеру, экраны трубного пучка топочной камеры, экраны конвективного трубного пучка, перепускные трубы, тангенциально соединяющие смежные трубы экранов, предназначенные для закручивания воды.
Известно изобретение RU 225236, в соответствии с описанием водогрейный котел включает радиационную, конвективную часть, снабженную наборами греющих труб, последовательно связанными друг с другом с образованием трубной системы котла. В каждом из наборов концы труб связаны друг с другом при помощи перепускных патрубков, установленных тангенциально и выполненных в виде короба, имеющего поперечное сечение в виде четырехугольника. Данный патент выбран в качестве прототипа.
Известные устройства эффективны для получения тепловой энергии, однако при создании и эксплуатации известные водогрейные котлы проявляют отрицательные свойства.
Одним из таких свойств является трудоемкость выполнения трубных экранов, т.к. эта операция предусматривает выполнение заглушки, устанавливаемой в торце каждой трубы, т.е. выполнение заглушек для каждой трубы экрана является долговременным процессом.
Конструкция водогрейного котла не обладает достаточной жесткостью. При заполнении котла водой, а также при использовании возникают неизбежные термические расширения, приводящие к излишним деформациям. Так, элементами жесткости котла являются перепускные патрубки, но при возникновении излишней деформации, их жесткости явно недостаточно.
Кроме того, известные конструкции не исключают возникновение застойных явлений воды в торцах труб, постоянно не омываемых потоком воды. Причиной тому является установка перепускного патрубка, тангенциально соединяющие концы смежных труб (предназначенных для закручивания потока воды), на некотором расстоянии от торцов смежных труб, т.к. в описании изобретений не содержится
указание на место установки перепускных патрубков, то не обеспечивает точность установки, т.к. понятие «конец трубы» не определяет конкретное место установки.
Таким образом, перепускные патрубки, расположенные не строго по концам смежных труб вызывают застойные явления в конце указанных труб. Застойные явления приводят к накипеобразованию, что снижает стабильность передачи тепла.
Кроме того, конструкция трубных экранов не содержит каких-либо средств, препятствует проникновению дымовых газов в сторону наружной части котла. Данное обстоятельство приводит к необходимости выполнения тяжелой обмуровки котла.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в обеспечении надежности работы, в повышении жесткости конструкции котла, а также в обеспечении технологичности изготовления устройства.
Поставленная задача решается при помощи водогрейного котла, содержащего топочную камеру, трубный пучок радиационного экрана, трубный пучок конвективного экрана, перепускные патрубки, тангенциально соединяющие концы смежных труб экранов и выполненные с поперечным сечением в виде четырехугольника, который, в соответствии с полезной моделью, снабжен жесткой панелью, заглушающей торцы всех труб экранов, при этом панель является оной из боковых сторон перепускных патрубков.
В заявляемом устройстве возможно, чтобы смежные трубы конвективных экранов были соединены межтрубными пластинами, обеспечивающими герметичность экранов.
В заявляемом устройстве целесообразно при диаметре экранных труб 150 мм выполнять межтрубные пластины высотой 40-60 мм, толщиной 4-6 мм.
Панель, заглушающая торцы каждой трубы экрана, выполняет функцию элемента корпуса котла и служит в качестве элемента жесткости заявляемого устройства.
Кроме того, панель, являясь элементом связи, выполняет дополнительно функцию элемента нагреваемой поверхности, т.е. повышает эффективность теплопередачи от экранных труб к воде.
Таким образом, панель обеспечивает жесткость конструкции заявляемого котла не только при возникновении излишней деформации, о которой было указано, но и облегчает сборку котла.
В заявляемом устройстве перепускные патрубки, служащие средством, закручивающим поток воды в трубных экранах, установлены так, что панель является одной из боковых сторон данных патрубков. Выполнение перепускных патрубков с
прямоугольным поперечным сечением дает возможность в качестве боковой стороны (патрубка) использовать панель, при этом другая противоположная боковая сторона патрубка обращена в межтрубное пространство. При использовании панели в качестве боковой стороны перепускных труб становится возможным исключить причину возникновения застойных явлений в торцах труб конвективных экранов, т.к. при наличии ее наличии место перепускных патрубков строго определено.
Таким образом, взаимная компоновка панели и перепускных патрубков обеспечивает технологичность сборки.
Выполнение конвективного экрана с межтрубными пластинами, обеспечивающими герметичность экрана, приводит к достижению следующих преимуществ: указанные пластины выполняют функцию дополнительных элементов жесткости и являются дополнительной поверхностью нагрева.
Что касается последнего из указанных преимуществ, то при оптимальной высоте и толщине межтрубных пластин обеспечивается повышение эффективности теплопередачи. Исходя из этого условия, для труб диаметра 150 мм оптимальными размерами являются: толщина пластины 4-6 мм, а высота 40-60 мм. Приведенные размеры выбраны эмпирически, так величина межтрубного пространства (расстояние между трубами) обусловлена диаметром труб, т.е. расстояние между осями труб принимается равным 1,3÷1,6 dтруб (диаметра труб).
Наличие межтрубных пластин, обеспечивающих герметичность конвективного экрана и котла в целом, обусловливает преимущества готового изделия, заключающиеся в возможности отказа от тяжелой обмуровки и в возможности выполнения легкой обмуровки.
Эти и другие преимущества технического решения поясняются с помощью фигуры чертежа (см. фиг.).
Водогрейный котел состоит из топочной камеры 1, радиационных экранов 2 и конвективных экранов 3, образованных соответствующими трубными пучками. В радиационной части находится горелочное устройство (на чертеже не показано) для сжигания топлива.
Торцы труб радиационного и конвективного экранов (соответственно, позиции на чертеже 4, 5) заглушены панелью 6 (в технической литературе панель, соединяющая трубы в теплотехнических устройствах, называется трубной доской), т.е. торцы труб 4, 5 ввариваются в панель 6.
Предварительно смежные трубы экранов соединяют частью патрубка 7, содержащего лишь три стороны: одну из боковых сторон, обращенную в межтрубное
пространство, и две противолежащие торцевые стороны. Таким образом, панель 6, привариваемая к торцам труб 4, 5 является боковой стороной перепускного патрубка 7, установленного тангенциально.
Трубы конвективных экранов 3 соединены межтрубными пластинами 8, обеспечивающими герметичность конвективных экранов.
При использовании водогрейного котла вода поступает в котел со стороны заднего конвективного экрана, вращаясь, последовательно проходит все трубы, обеспечивая теплопередачу рабочей среде (воде) и через трубопровод подается потребителю.
Водогрейный котел выполняют в легкой обмуровке.
1. Водогрейный котел, содержащий топочную камеру, трубный пучок радиационного экрана, трубный пучок конвективного экрана, перепускные патрубки, тангенциально соединяющие концы смежных труб экранов и выполненные с поперечным сечением в виде четырехугольника, отличающийся тем, что устройство снабжено жесткой панелью, заглушающей торцы всех труб экранов, при этом панель является оной из боковых сторон перепускных патрубков.
2. Водогрейный котел по п.1, отличающийся тем, что смежные трубы конвективного экрана соединены межтрубными пластинами, обеспечивающими герметичность экрана.
3. Водогрейный котел по п.1, отличающийся тем, что при диаметре экранных труб 150 мм межтрубные пластины выполнены высотой 40-60 мм, толщиной 4-6 мм.
