Отопительный аппарат

(51)24 1/22 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Муштай Иван Степанович Бабич Николай Васильевич(72) Авторы Муштай Иван Степанович Бабич Николай Васильевич(73) Патентообладатели Муштай Иван Степанович Бабич Николай Васильевич(57) 1. Отопительный аппарат, содержащий корпус с водяной рубашкой, охватывающей топку и газоход, отличающийся тем, что в верхней части отопительного аппарата размещен теплообменник в виде трубного блока с трубами прямоугольного или квадратного сечения с турбулизаторами, при этом отношение разницы площадей сечений трубы теплообменника и турбулизатора к площади сечения газохода составляет 1,2-1,6. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что турбулизаторы размещены под углом 90 к потоку газов сгорания. 3. Аппарат по п. 2, отличающийся тем, что турбулизаторы в количестве от 2 до 12 закреплены на стержнях, свободно вставленных в трубы теплообменника. 7252 1 2005.09.30 Изобретение касается теплоэнергетики, а именно водонагревательных установок для систем отопления домов, сооружений и жилых помещений. Известный, выбранный за прототип водогрейный котел 1, который имеет топочную камеру, в которой вставлены теплообменные секции, которые образуют между собой газоходы переменного сечения, а также коллектор, соединенный с теплообменными секциями, размещенными в нижней части топочной камеры, и имеют в поперечном разрезе форму прямоугольных треугольников по краям и равнобедренных между ними, а газоход со стороны выхода конвективных газов имеет форму трапеции, при этом собирающий и раздаточный коллектор выполнен в виде короба, боковая часть которого является основой теплообменных секций, а сам коллектор подключен параллельно к общей системе котла. Недостатком этого отопительного котла является то, что размещение теплообменных секций очень близко к горелке будет способствовать контакту пламени горелки с секциями теплообменника и приведет к неполному сгоранию природного газа, снижению КПД котла,значительному образованию осадков продуктов сгорания. Кроме этого, усложняется чистка теплообменных секций от осадков продуктов сгорания, а также имеются сложности в технологии изготовления отопительного котла. К недостаткам следует отнести и то, что секции котла исполнены в виде прямоугольных треугольников по краям и равнобедренного между ними и не обеспечивают равномерного температурного градиента в разрезе потока газов, и это не дает возможности максимально использовать тепло отходящих газов. В основу изобретения поставлена задача разработки конструкции обогревательного аппарата, которая позволяет увеличить интенсивность теплообмена, снизить температуру отходящих газов, упростить чистку поверхностей от осадков продуктов сгорания, обеспечить простоту технологии изготовления, уменьшить материалоемкость, упростить конструкцию и увеличить КПД отопительного аппарата. Решение поставленной цели обеспечивается тем, что заявленный отопительный аппарат, содержащий корпус с водяной рубашкой, охватывающей топку и газоход, в верхней части которого размещен теплообменник в виде трубного блока с трубами прямоугольного или квадратного сечения с турбулизаторами, закрепленными на стержнях, свободно вставленными в трубы теплообменника, при этом отношение разницы площадей сечения трубы теплообменника и турбулизатора к площади сечения газохода составляет 1,2-1,6. Элементы турбулизаторов с такими геометрическими размерами установлены под углом 90 к потоку газов сгорания, что исключает образование застойных зон, увеличивает эффективность теплопередачи, повышает КПД отопительного аппарата и позволяет уменьшить его габариты и вес. Турбулизаторы в количестве от 2 до 12 закреплены на стержнях, свободно вставлены в трубы теплообменника, что обеспечивает легкую чистку труб от осадков продуктов сгорания. Кроме этого, турбулизаторы, не изменяя скорости потока газов, увеличивают их путь, усредняют температурный градиент потока в сечении каждой трубы трубного блока и снижают температуру отходящих газов в дымоходе отопительного аппарата до 150 С. Наличие этих признаков позволяет сделать вывод о новизне заявляемого решения. Данные отличительные признаки не вытекают логическим путем из современного уровня развития отопительных установок для систем водяного отопления домов, сооружений и бытовых помещений, а получены за счет творческого решения технической задачи исполнения трубного блока и турбулизаторов определенной формы, их размещения в отопительной камере и между собой на оптимальном расстоянии. Эффективность и оригинальность указанных отличий находятся в тесной связи с достигаемым техническим результатом. Простота формы трубного блока и турбулизаторов обеспечивает простоту конструкции отопительного аппарата при изготовлении. В сравнении с прототипом заявленное решение позволяет увеличить интенсивность теплообмена 2 7252 1 2005.09.30 повысить КПД снизить затраты газового топлива уменьшить материалоемкость упростить конструкцию теплообменного узла в сравнении с теплообменными секциями, которые имеют в сечении форму разных треугольников обеспечить простоту технологии изготовления снизить температуру отходящих газов в дымоходе до 150 С упростить чистку поверхностей от осадков продуктов сгорания. Возможная практическая реализация такой конструкции отопительного аппарата позволяет сделать вывод о соответствии ее критерию промышленная пригодность. На фиг. 1 изображен вид отопительного аппарата, на фиг. 2 - разрез - фиг. 1. Отопительный аппарат, фиг. 1, - это стальной цельносварной корпус 1, верхняя часть которого закрыта съемной крышкой 2, на задней стенке корпуса установлен дымоход 3, в нижней части топки 10 - газовая горелка 4. Пространство между наружными и внутренними стенками корпуса заполнено водой. На задней стенке корпуса приварены патрубки 5, 6, которые соединяют отопительный аппарат с отопительной системой. В середине корпуса, в верхней его части, размещен теплообменник в виде трубного блока 7 с трубами прямоугольного или квадратного сечения с турбулизаторами 9, закрепленными на стержнях 8, свободно вставленных в трубы теплообменника. Отопительный аппарат, фиг. 1, работает следующим образом. Газовое топливо поступает на горелку 4, которая размещена в топке 10 отопительного аппарата фиг. 1. В процессе сгорания газового топлива образованная тепловая энергия передается теплоносителю световым излучением на боковые и верхнюю стенки топки, которые размещены на предельно допустимом расстоянии от пламени горелки, и продуктов сгорания, которые поступают в теплообменник в виде трубного блока 7 с трубами прямоугольного или квадратного сечения с турбулизаторами 9, которые закреплены на стержнях, свободно вставленных в трубы теплообменника. Конструкция трубного блока и геометрические размеры турбулизаторов обеспечивают образования турбулентного потока с эффективной передачей тепловой энергии к теплоносителю(воде), исключают образование застойных зон, увеличивают КПД отопительного аппарата. Отвод продуктов сгорания осуществляется через дымоход 3, который размещен в задней стенке отопительного аппарата фиг. 1. Источники информации 1. Патент 24492, МПК 24 1/22 24 1/32, 1998. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3