Котельная установка с увеличенной конвективной поверхностью нагрева
Изобретение предназначено для систем отопления и горячего водоснабжения и может быть использовано для обогрева внутренних объемов зданий.
Задача полезной модели - увеличение поверхности нагрева, уменьшение объема и веса, расширение диапазона котельной установки по мощности и увеличение КПД.
Технический результат достигается тем, что котельная установка с увеличенной конвективной поверхностью нагрева содержит стальные секции, состоящие из боковых элементов, соединенных с помощью сварки, причем количество секции подбирается по длине на необходимую поверхность нагрева и соединяются коллекторами обратной и греющей воды, стальные секции выполнены сварными из унифицированных стальных элементов. Одна секция имеет две поверхности нагрева внутреннюю - конвективную и наружную - радиационно-конвективную. Котельной установка с увеличенной конвективной поверхностью нагрева имеет пространственную конфигурацию секций, количество секций подбирается исходя из требуемой мощности и позволяют многократно расширить диапазон по мощности, при этом только 1-4% поверхности элементов не участвует в теплообмене, остальные поверхности активно омываются топочными газами, увеличивая поверхность нагрева.
Полезная модель относится к водяным системам отопления и горячего водоснабжения.
Известны котельные установки, состоящие из двух сборных секций, объединенных коллекторами по обратной и греющей воде (см. котельные установки «Универсал», «Энергия»). Котельные установки имеют поверхности нагрева, выполненные из унифицированных чугунных элементов собранных при помощи резьбового соединения в секции. Подвод обратной воды осуществляется с помощью двух коллекторов, установленных в нижней части топочного пространства. Подача горячей воды или пара осуществляется через два коллектора, присоединенных к верхним отверстиям секций.
Недостатком данных котельных установок является малая поверхность нагрева, громоздкость, низкий коэффициент полезного действия, так как при использовании таких котельных установок удаляемые дымовые газы имеют высокую температуру.
В качестве прототипа принят котел, состоящий из однотипных чугунных элементов, соединенных в секции. Секции соединены между собой, например, чугунными резьбовыми ниппелями, имеющими правую и левую резьбу, и уплотнены прокладками [Патент 021178 С1 Российская Федерация, F22В 21/24. Котел [Текст] / A.M.Сердюков, А.А.Сердюков - 
96116390/06; заявл. 12.08.96; опубл. 20.08.98]. Подача горячей воды или пара осуществляется через коллектор, подсоединенный к верхним отверстиям обеих секций. Коллекторы объединяют секции в единую конструкцию установки, что позволяет упростить конструкцию котла, уменьшить его объем, расширить диапазон по мощности.
Недостатками прототипа являются сложность конструкции, большая металлоемкость, небольшая конвективная поверхность нагрева. Область использования котла ограничивается диапазоном работы котла по мощности, в результате малой поверхности нагрева и КПД. Низкая надежность резьбового соединения секций связана с тем, что при эксплуатации котла с частым изменением нагрузок происходит нарушение герметичности самого резьбового соединения.
Полезная модель относится к водяным системам отопления и горячего водоснабжения и может быть использована для обогрева внутренних объемов зданий. Известны котельные установки, состоящие из двух сборных секций, объединенных коллекторами по обратной и греющей воде (см. котельные установки «Универсал», «Энергия»).
Недостатком данных котельных установок является сложность конструкции. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является котел, содержащий сборные чугунные секции, состоящие из передних, средних и задних элементов, соединенных с помощью ниппелей, причем количество секции подбирается по длине на необходимую поверхность нагрева и соединяются коллекторами обратной и греющей воды (см. Формуляр на котел «Кировец», г.Киров, Калужской обл., 1984 г.). Недостатком этого котла является сложность конструкции, большие объемы и вес, малая поверхность нагрева.
Задача полезной модели - увеличение поверхности нагрева, уменьшение объема и веса, расширение диапазона котельной установки по мощности и увеличение КПД.
Полезная модель предназначена для систем отопления и горячего водоснабжения и может быть использована для обогрева внутренних объемов зданий. Котельная установка с увеличенной конвективной поверхностью нагрева состоит из однотипных стальных элементов, соединенных в секции. Элементы соединены между собой при помощи сварки. Секции соединяются при помощи сварки с коллекторами обратной и греющей воды. Подвод обратной воды осуществляется с помощью двух коллекторов, установленных в нижней части топочного пространства. Подача горячей воды или пара осуществляется через два коллектора, присоединенных к верхним отверстиям секций. Коллекторы объединяют секции в единую конструкцию установки, что позволяет упростить конструкцию котла, увеличить поверхность нагрева, уменьшить его объем, расширить диапазон по мощности.
Технический результат достигается тем, что котельная установка с увеличенной конвективной поверхностью нагрева содержит стальные секции, состоящие из боковых элементов, соединенных с помощью сварки, причем количество секции подбирается по длине на необходимую поверхность нагрева и соединяются коллекторами обратной и греющей воды, стальные секции выполнены сварными из унифицированных стальных элементов. Одна секция имеет две поверхности нагрева внутреннюю - конвективную и наружную - радиационно-конвективную. Котельной установка с увеличенной конвективной поверхностью нагрева имеет пространственную конфигурацию секций, количество секций подбирается исходя из требуемой мощности и позволяют многократно расширить диапазон по мощности, при этом только 1-4% поверхности элементов не участвует в теплообмене, остальные поверхности активно омываются топочными газами, увеличивая поверхность нагрева.
На фиг.1 дан общий Котельной установки с увеличенной конвективной поверхностью нагрева
На фиг.2 дана схема соединения секции унифицированных стальных элементов котельной установки с увеличенной конвективной поверхностью нагрева
Котельная установка с увеличенной конвективной поверхностью нагрева состоит из унифицированных стальных элементов 4, 5, 7, соединенных в секции 1, 2 при помощи сварки, где стальной элемент 7 состоит из внутренней поверхности нагрева 9 и наружной 8, изготовленных в виде труба в трубе. Секции 1, 2 являются симметричными. Подвод обратной воды осуществляется с помощью коллекторов 6 соединенных с секциями 1, 2 при помощи сварки. Подача горячей воды или пара осуществляется через коллекторы 3, подсоединенные к секциям так же при помощи сварки. Коллекторы 3, 6, секции 1, 2 составляют единую конструкцию установки, имеющей изоляцию 11 и металлоконструкцию для крепления секций и изоляции (на фиг. не показано). Торцевые части коллекторов имеют приварные стальные заглушки 12. Секции 1, 2 омываются топочными газами горелки, расположенной в области 10.
Котельная установка с увеличенной конвективной поверхностью нагрева работает следующим образом. Топочные газы от горелки, расположенной в области 10, поднимаясь, вверх, в потолочную часть котельной установки, омывают систему унифицированных стальных элементов 4, 5, 8 и передают радиационно-конвективным способом тепло этим элементам, далее с помощью теплопроводности тепло передается нагреваемому теплоносителю, циркулирующему внутри элемента 7, в пространстве между поверхностями нагрева 8, 9. Дымовые газы из области потолочной части котла направляются, вниз, во внутренний газоход секций 1, 2, двигаются вниз, омывают внутреннюю поверхность нагрева 9 и передают конвективным способом тепло внутренней поверхности нагрева, с помощью теплопроводности стенки поверхности нагрева тепло передается теплоносителю. По окончанию движения дымовых газов внутри элемента дымовые газы направляются в сборный дымоход 13. Горячая вода (или пар) через коллекторы 3 идет на потребление в систему теплосети. Обратная вода через обратные коллекторы 6 поступает в котел для последующего нагрева.
Преимущество данного изобретения по сравнению с прототипами является: увеличение поверхности нагрева; уменьшение объема и веса котла; расширение диапазона котельной установки с увеличенной конвективной поверхностью нагрева по мощности; повышение КПД на 15-20% за счет увеличения поверхности нагрева, экономии топлива на 15-20%.
Котельная установка с увеличенной конвективной поверхностью нагрева состоит из сварных стальных секций, набранных по длине на необходимую поверхность нагрева и соединенные коллекторами обратной и греющей воды, отличающаяся тем, что секции имеют наружную и внутреннюю поверхности нагрева за счет движения дымовых газов снаружи и внутри секций.
