Передвижной теплогенератор

 

Изобретение относится к теплотехнике, а конкретно к передвижным теплогенераторам, используемым, например, для подогрева помещений в холодное время года и других объектов горячим воздухом. Сущность изобретения в том, что в передвижном теплогенераторе, содержащем закрепленный на тележке корпус с выхлопной трубой с шибером и каналами подвода и отвода нагреваемого воздуха, внутри которого расположены нагнетатель воздуха, камера сгорания с горелочным устройством, теплообменник с центральным каналом, и топливную магистраль, корпус с выхлопной трубой установлен на тележке вертикально, центральный канал образован кольцевыми рядами вертикальных труб, сообщающих полость камеры сгорания с выхлопной трубой, а камера сгорания в верхней части ограничена кольцевой полостью, образованной двумя концентрическими цилиндрами, установленными над горелочным устройством. Для компенсации температурного удлинения труб и герметизации полости камеры сгорания внешний концентрический цилиндр соединен с корпусом посредством диафрагмы. Для организации устойчивого процесса горения топлива и полноты его сгорания горелочное устройство выполнено тороидальной формы. В предложенном теплогенераторе исключается скопление топливовоздушной смеси, что обеспечивает безопасную эксплуатацию теплогенератора. Улучшение теплопередачи достигнуто применением вертикального трубного пучка с поперечным смыванием его воздухом. Упрощение конструкции теплогенератора достигается за счет возможности реализации существующих технологий. Вышеизложенное обеспечивает высокую надежность предложенного теплогенератора. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к теплотехнике, а конкретно к передвижным теплогенераторам, используемым, например, для подогрева двигателей перед запуском, помещений в холодное время года и других объектов горячим воздухом.

Известен передвижной теплогенератор, содержащий размещенный на самоходном шасси силовой двигатель и калорифер для подачи и нагрева воздуха, направляемого потребителю, и встроенную в калорифер камеру сгорания с магистралями воздухо- и топливоподачи, первая из которых на выходе подключена к распределительному коллектору (авт. свид. 465534, МКИ F 26 В 23/02, 30.03.75).

К недостаткам известного решения можно отнести сложность конструкции и эксплуатационную нетехнологичность передвижного теплогенератора, заключающуюся в том, что для его перемещения требуется самоходное шасси.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является передвижной теплогенератор, содержащий закрепленный на тележке корпус с выхлопной трубой с шибером и каналами подвода и отвода нагреваемой среды, внутри которого расположены нагнетатель воздуха, камера сгорания с горелочным устройством, теплообменник с центральным каналом для подвода нагреваемой среды и топливная магистраль (авт. свид. 293163, МКИ F 26 В 23/02, 15.01.71 - прототип).

Недостатком известного решения является то, что в теплогенераторе при повторном розжиге топливной смеси часто происходит возгорание паров топлива, скопившихся в камере сгорания из-за недостаточной вентиляции, что в большой степени снижает надежность и безопасность эксплуатации теплогенератора.

Технической задачей изобретения являются повышение надежности передвижного теплогенератора, упрощение его конструкции, обеспечение безопасности и улучшения процессов теплопередачи и горения топлива в камере сгорания за счет вертикального расположения теплогенератора и новых конструктивных решений, устраняющих скопление топлива в камере сгорания.

Поставленная задача достигается за счет того, что предлагаемый передвижной теплогенератор, содержащий закрепленный на платформе корпус с выхлопной трубой с шибером и каналами подвода и отвода нагреваемой среды, внутри которого расположены нагнетатель воздуха в виде осевого электровентилятора, камера сгорания с горелочным устройством, теплообменник с центральным каналом для подвода нагреваемой среды и топливную магистраль, согласно изобретению корпус с выхлопной трубой установлен на тележке вертикально, центральный канал теплообменника образован кольцевыми рядами вертикально закрепленных равноотстоящих друг от друга труб, сообщающих полость камеры сгорания с выхлопной трубой, а камера сгорания в верхней части ограничена кольцевой полостью, образованной двумя концентрическими цилиндрами, установленными над горелочным устройством.

Для компенсации температурного удлинения труб теплообменника и герметизации полости камеры сгорания от канала для отвода горячего воздуха внешний концентрический цилиндр соединен с корпусом посредством диафрагмы.

Для организации устойчивого процесса горения топлива и высокой полноты сгорания топлива горелочное устройство выполнено тороидальной формы.

Предлагаемый передвижной теплогенератор схематично представлен на чертеже.

Основными элементами теплогенератора являются: 1 - корпус; 2 - выхлопная труба; 3 - шибер; 4 - патрубок для подвода холодного воздуха; 5 - патрубок для отвода горячего воздуха к потребителю; 6 - нагнетатель воздуха; 7 - тележка; 8 - камера сгорания; 9 - теплообменник;
10 - выходная полость нагнетателя воздуха;
11 - горелочное устройство тороидальной формы;
12 - кольцевая полость;
13 - внутренний концентрический цилиндр;
14 - внешний концентрический цилиндр;
15 - центральный канал теплообменника;
16 - диафрагма;
17 - топливная магистраль.

Корпус 1 выполнен цилиндрическим, переходящим в выхлопную трубу 2. В выхлопной трубе 2 установлен шибер 3 для изменения расхода продуктов сгорания. В корпусе 1 выполнены патрубок 4 для подвода холодного воздуха в теплогенератор и патрубок 5 для отвода горячего воздуха к потребителю. Корпус 1 закреплен на тележке 7 для транспортирования теплогенератора. Внутри корпуса смонтирована камера сгорания 8 и теплообменник 9. В свою очередь камера сгорания сообщена с выходной полостью 10 нагнетателя воздуха 6 и в ней расположено горелочное устройство 11. Над горелочным устройством выполнена кольцевая полость 12, образованная внутренним и внешним концентрическими цилиндрами 13, 14, закрепленными на трубной доске теплообменника. Кольцевая полость служит для организации равномерного подвода холодного воздуха в зону пламени горелочного устройства с целью снижения температуры продуктов сгорания, поступающих в теплообменные трубы теплообменника. Теплообменник 9 выполнен с центральным каналом 15, образованным вертикальными трубами, закрепленными своими концами в трубных досках на определенном расстоянии друг от друга. Для обеспечения возможности температурного удлинения труб теплообменника между корпусом 1 и внешним концентрическим цилиндром 14 закреплена диафрагма 16.

Принцип работы теплогенератора заключается в следующем.

Включается в работу нагнетатель воздуха 6, затем запальное устройство (не показано). При контроле наличия пламени на запальном устройстве подается топливо на горелочное устройство 11. К данному горелочному устройству подводится воздух от нагнетателя 6 и образуется топливовоздушная смесь, участвующая в процессе горения. Для охлаждения продуктов сгорания воздух также подается по бокам горелочного устройства по кольцевой полости 12. Продукты сгорания, проходя по теплообменным трубам теплообменника, охлаждаются до заданной температуры, отдавая тепло нагреваемому воздуху, и через выхлопную трубу 2 выбрасываются в окружающую среду. Для изменения температуры продуктов сгорания на входе в теплообменник необходимо регулировать проходное сечение выходной трубы шибером 3. Например, для уменьшения температуры шибером увеличивают проходное сечение, в этом случае возрастает расход вторичного воздуха через кольцевую полость 12 и температура продуктов сгорания падает. При необходимости повышения температуры продуктов сгорания перед теплообменником следует шибером уменьшить проходное сечение выхлопной трубы. Выключение из работы теплогенератора осуществляется перекрытием топливной магистрали 17.

В предложенном теплогенераторе исключается накопление паров топлива, так как он выполнен прямоточным, без каких-либо застойных зон. Более того, при жидком топливе его несгоревшая часть может выливаться наружу из теплогенератора, для чего в предложенной конструкции легко можно осуществить дренаж. Все это обеспечивает безопасную эксплуатацию теплогенератора. Улучшение процесса теплопередачи достигнуто применением трубного пучка, необходимая площадь поверхности теплообмена которого, как известно, достигается легко, а коэффициент теплоотдачи от пучка резко возрастает, если нагреваемая среда обтекает его поперечно. Кроме того, применение горелочного устройства тороидальной формы с элементами смесеобразования инжекционного типа при низких давлениях природного газа 0,5-1,5 кПа обеспечивает устойчивость процесса горения и высокую полноту сгорания топлива. Упрощение конструкции предложенного теплогенератора, как показали конструкторские разработки, достигается за счет возможности реализации существующих на данный момент технологий (развальцовка труб, получение фланцевых соединений путем раскатки уголка и т. п. ). Вышеизложенное и обеспечивает высокую надежность предложенного теплогенератора.

Формула изобретения

1. Передвижной теплогенератор, содержащий закрепленный на тележке корпус, нагнетатель воздуха, камеру сгорания с горелочным устройством, топливную магистраль, теплообменник с центральным каналом, канал для подвода холодного воздуха и канал для отвода горячего воздуха, выхлопную трубу с шибером для выброса продуктов сгорания в атмосферу, отличающийся тем, что корпус с выхлопной трубой установлен на тележке вертикально, причем центральный канал образован кольцевыми рядами вертикально закрепленных и равноотстоящих друг от друга труб, сообщающих полость камеры сгорания с выхлопной трубой, а камера сгорания в верхней части выполнена в виде двух концентрических цилиндров, установленных над горелочным устройством и образующих кольцевую полость, внешний концентрический цилиндр из которых соединен с корпусом теплогенератора посредством диафрагмы.

2. Передвижной теплогенератор по п. 1, отличающийся тем, что горелочное устройство выполнено тороидальной формы.

РИСУНКИ

Рисунок 1