Устройство нагрева воздуха

24 7/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Производственное частное унитарное предприятие РОТОКЛОН(72) Автор Попков Владимир Петрович(73) Патентообладатель Производственное частное унитарное предприятие РОТОКЛОН(57) 1. Устройство нагрева воздуха, содержащее топку, газоход с вертикально выполненной выхлопной трубой и трубчатым теплообменником, выполненным в виде подъемных и опускных трубчатых каналов для прохода воздуха, связанных с патрубком для подачи свежего воздуха, отличающееся тем, что содержит камеру догорания, выполненную с внешней и внутренней герметичными друг относительно друга полостями, причем стенки внутренней полости оребрены с двух сторон, камера догорания подсоединена к трубчатому теплообменнику, снабженному дополнительным каналом для подъема свежего воздуха, причем последний посредством размещенных друг против друга двух заборных распределительных отверстий соединен с полостью межтрубного пространства, в которой также смонтированы каналы горизонтального перекрестного противотока, образованные перегородками, установленными в межтрубном пространстве теплообменника перпендикулярно его вертикальной оси с шагом, равным эквивалентному диаметру полости межтрубного пространства, и перекрывающими половину его сечения, а внешняя полость камеры догорания оборудована системой принудительного разряжения подаваемого воздуха. 6006 1 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система принудительного разряжения выполнена в виде вентиляторной вытяжной установки, которая посредством выходного патрубка подсоединена к внешней полости камеры догорания.(56)1602404 3, 1990.2145690 1, 2000.2085811 1, 1997.2120088 1, 1998.2134844 1, 1999.3404237 1, 1985.3429268 1, 1985. Устройство относится к теплотехнике, в частности к отопительному оборудованию, и может быть использовано в производстве высокоэффективных теплогенераторов с конвективно-радиационным теплообменом для обогрева жилых и производственных помещений, сушильных камер, теплиц и т.д. Известны многочисленные отопительные устройства 1, 2, 3, 4, 5, содержащие топку,камеру дожигания, дымоход, приточные и вытяжные окна, связывающие полость топки и камеру дожигания через дымоход с окружающей средой. Известна также отопительная система 6, включающая топливную печь с выходной и всасывающей трубами, патрубок с краном регулировки подачи воздуха, при этом верхний конец всасывающей трубы расположен ниже верхнего конца выхлопной трубы, а воздуховод подачи воздуха в поддувало топливной печи выполнен в виде межтрубного пространства между входной и всасывающей трубами. Недостатком этих отопительных систем нагрева воздуха является неэффективный теплообмен из-за неразвитой теплопередающей поверхности стенок топливной печи и отсутствия системы принудительного конвективного теплообмена. Известна также система нагрева воздуха 7, которая и выбрана в качестве прототипа. Система включает камеру сгорания с газоходом и коаксиальными охватывающими его двумя трубами, образующими теплообменник, с внешним подъемным и внутренним опускным каналами для прохода свежего воздуха, а также с возможностью подачи вторичного подогретого воздуха в камеру сгорания, причем последняя работает под разряжением. Недостатками известного решения являются малая теплопередающая поверхность теплообменника, образованного коаксиально собранными вертикальными трубами с гладкими теплопередающими поверхностями, охватывающими газоход, и недостаточно эффективная система разряжения воздуха в топке, действующая на принципе естественного перепада давления между горячим воздухом в топке и более холодным, поступающим снаружи. Целью изобретения является устранение отмеченных недостатков и улучшение технических характеристик устройства нагрева воздуха за счет интенсификации процессов конвективно-радиационного теплообмена на теплопередающих поверхностях теплообменника. Поставленная цель достигается тем, что устройство нагрева воздуха, содержащее топку, газоход с вертикально выполненной выхлопной трубой и трубчатым теплообменником, выполненным в виде подъемных и опускных трубчатых каналов для прохода воздуха, связанных с патрубком для подачи свежего воздуха, согласно изобретению, содержит камеру догорания, выполненную с внешней и внутренней герметичными друг относительно друга полостями, причем стенки внутренней полости оребрены с двух сторон, камера догорания подсоединена к трубчатому теплообменнику, снабженному дополнительным каналом для подъема свежего воздуха, причем последний посредством размещенных друг против друга двух заборных распределительных отверстий соединен с полостью 2 6006 1 межтрубного пространства, в которой также смонтированы каналы горизонтального перекрестного противотока, образованные перегородками, установленными в межтрубном пространстве теплообменника перпендикулярно его вертикальной оси с шагом, равным эквивалентному диаметру полости межтрубного пространства, и перекрывающими половину его сечения, а внешняя полость камеры догорания оборудована системой принудительного разряжения подаваемого воздуха. Система принудительного разряжения выполнена в виде вентиляторной вытяжной установки, которая посредством выходного патрубка подсоединена к внешней полости камеры догорания. Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1-3. Фиг. 1 - общий вид устройства нагрева воздуха. Фиг. 2 - камера догорания в разрезе (сечение А-А на фиг. 1). Фиг. 3 - теплообменник (сечение Б-Б на фиг. 1). Устройство состоит из топки 1 с камерой догорания 2, выполненной из листового металла в виде двух герметично установленных друг относительно друга внешней полости 2/ и внутренней полости 2// с оребрением 3 на внешних 4 и внутренних 5 поверхностях стенок полости 2//. К выходному отверстию 6 внутренней полости 2// камеры догорания 2 подсоединен теплообменник 7 с системой вертикальных труб (трубчатых каналов газохода) 8, которые в верхней своей части связаны с выхлопной трубой 9. Дополнительный канал 10 подъема свежего воздуха теплообменника 8 с входным патрубком 11, посредством двух заборных отверстий 12, связан с вертикальной полостью 13 межтрубного пространства, в которойсмонтированы перегородки 14, образующие каналы 15 перекрестного противотока воздуха. Каналы 15 переточным патрубком 16 соединены с внешней полостью 2/ камеры догорания 2, которая воздуховодом 17 соединена с вытяжным вентилятором 18 системы принудительного разряжения, патрубок 19 которой сообщается с обогреваемым объемом (на чертеже не показан). Устройство нагрева воздуха работает следующим образом. В топке 1 сжигают дрова и/или древесные отходы (щепу, опилки и др.), образующиеся здесь топочные газы поступают во внутреннюю полость 2// камеры догорания 2, далее проходят по трубчатым газоходным каналам 7 теплообменника 8 и через выхлопную трубу 9 отработанные топочные газы выбрасываются в атмосферу. Одновременно, с розжигом дров, включают вытяжной вентилятор 17 системы принудительного разряжения, при этом свежий воздух через входной патрубок 11 подается в дополнительный канал 10 теплообменника 7. Вследствие разряжения, создаваемого вентилятором 17, свежий воздух поднимается по каналу 10, при этом предварительно подогревается за счет отбора тепла от внутренней стенки канала 10 теплообменника 7, и через заборные отверстия 12 поступает в полость 13 межтрубного пространства системы вертикальных труб 8. Далее, по каналам 15 перекрестного противотока, за счет изменения направления движения воздушного потока при взаимодействии его с перегородками 14, воздух, попутно отбирая тепло от внешних поверхностей стенок системы вертикальных труб 8, опускается вниз вертикальной полости 13 межтрубного пространства. Затем подогретый воздух по переточному патрубку 16 поступает во внешнюю полость 2/ камеры догорания 2, где окончательно нагревается до заданной температуры 20-100 С, отбирая тепло от камеры догорания 2 при обтекании поверхностей оребрения 3 на внешних 4 стенках внутренней полости 2//. Нагретый воздух по воздуховоду 17 вытяжным вентилятором 18 системы принудительного разряжения по выходному патрубку 19 подается в обогреваемый объем (жилое или производственное помещение, теплицу, сушильную камеру и т.д.). Предложенное устройство нагрева воздуха обеспечивает эффективный теплосъем от высокотемпературных стенок полостей и каналов прохождения топочных газов, что предотвращает перегрев металла выше допустимых температур, при этом особенности устройства таковы, что удельная поверхность теплообмена достигает 40-60 м 2/100 кВт по нагретому воздуху, коэффициент теплопередачи в 2-3 раза выше, чем у прототипа, а произ 3 6006 1 водительность составляет 4800-10000 м 3/ч. Такие характеристики, в отличие от прототипа,достигаются за счет использования в устройстве комбинированного принципа нагрева воздуха - принудительно-конвективного и радиационного и оригинального конструктивного исполнения устройства. Устройство безопасно в эксплуатации, надежно в работе и просто в техническом обслуживании. Каналы газохода, за счет вертикального расположения, обеспечивают удобство очистки от смолисто-сажевых отложений, при этом интенсивность отложений минимизирована благодаря оптимизации режима теплообмена между топочными газами и проходящим через теплообменник воздушным потоком, нагреваемого воздуха. Устройство нагрева воздуха испытано в производственных условиях и в настоящее время успешно используется в промышленности. Источники информации 1.2085811 С 1, 1997. 2.2120088 С 1, 1998. 3.2134844 С 1, 1999. 4.3404237 А 1, 1985. 5.3429268 А 1, 1985. 6.2145690 С 1, 2000. 7.1602404 3, 1990 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.