Газовый отопительный модуль
Владельцы патента RU 2353862:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет (RU)
Изобретение относится к технике нагрева воды и получения пара, а именно к паровым и водогрейным котлам. Может также применяться для нагрева технологических растворов с температурой воды до 115°С и давлением до 0,07 МПа. В газовом отопительном модуле, состоящем из металлического корпуса, заполненного нагреваемой жидкостью, камеры сгорания с горелкой и конвективного газохода с ошипованным участком и участком с прямыми трубами, расположенными коридорно, камера сгорания и конвективный газоход образуют U-образную конструкцию, при этом ошипованный участок конвективного газохода по ходу движения продуктов сгорания выполнен в виде двух секций: высокотемпературной секции с нестесненным расположением шипов и среднетемпературной секции с плотным расположением шипов , где s - шаг между шипами, l - высота шипа. Техническим результатом изобретения является снижение температуры продуктов сгорания, повышение КПД, мощности установки или уменьшение размеров и массы конструкции при сохранении прежних КПД и мощности. 1 ил.
Изобретение относится к технике нагрева жидкости и получения пара, а именно к паровым и водогрейным котлам. Может также применяться для нагрева технологических растворов до 115°С и давлением до 0,07 МПа.
Известны жаротрубные водогрейные котлы различной мощности, например Standardkessel (журнал Акватерм, май, №3, 2003 г.), Thermona (журнал Акватерм, июль, №4, 2004 г.), Viessman (журнал Акватерм, ноябрь-декабрь, №6, 2005 г.). Существенным недостатком перечисленных котлов являются высокие требования, предъявляемые к подаваемой в них жидкости.
В качестве прототипа принимается газовый отопительный модуль «Самара». Он состоит из прямоугольного корпуса (бака) с нагреваемой жидкостью, горелки, плоской камеры сгорания, соединенной поворотным коленом с конвективным газоходом. Конвективный газоход имеет прямоугольную форму. Входная высокотемпературная часть газохода для интенсификации теплоотдачи имеет на вертикальных боковых стенах шипы. Выходная низкотемпературная часть газохода снабжена вертикальными трубками, проходящими через верхнюю и нижнюю горизонтальные стены для дальнейшего охлаждения продуктов сгорания.
Основным недостатком модуля является то, что входная высокотемпературная часть конвективного газохода выполнена в виде плотно ошипованной поверхности. Эта поверхность интенсифицирует передачу теплоты конвекцией и не позволяет использовать лучистую составляющую потока теплоты.
Техническим результатом изобретения является снижение температуры продуктов сгорания, повышение КПД, мощности установки или уменьшение размеров и массы конструкции при сохранении прежних КПД и мощности.
Технический результат достигается тем, что в газовом отопительном модуле, состоящем из металлического корпуса, заполненного нагреваемой жидкостью, камеры сгорания с горелкой и конвективного газохода с ошипованным участком и участком с прямыми трубами, расположенными коридорно, камера сгорания и конвективный газоход образуют U-образную конструкцию, при этом ошипованный участок конвективного газохода по ходу движения продуктов сгорания выполнен в виде двух секций: высокотемпературной секции с нестесненным расположением шипов и среднетемпературной секции с плотным расположением шипов 
, где s - шаг между шипами, l - высота шипа.
Высокотемпературная секция благодаря нестесненному расположению шипов увеличит теплоотдачу за счет излучения, причем шипы будут играть роль вторичных излучателей. Среднетемпературная секция благодаря плотному расположению шипов вызовет турбулизацию потока и увеличит конвективную поверхность теплообмена. Ошипованным участком газохода температура продуктов сгорания будет снижена до 500°С, что обеспечит надежную работу выходной низкотемпературной части конвективного газохода. В целом такая конструкция теплообменной поверхности позволяет уменьшить размеры конвективного газохода по сравнению с прототипом.
На чертеже показан газовый отопительный модуль, где
1 - корпус
2 - горелка
3 - дымовая труба
4 - прямой газоход
5 - конвективный газоход
6 - высокотемпературная секция газохода
7 - среднетемпературная секция газохода
8 - низкотемпературная часть газохода.
Принципиальная схема модуля представлена на чертеже. В металлическом корпусе овальной формы 1, заполненном нагреваемой жидкостью, размещен газовый нагреватель, состоящий из камеры сгорания 4 и конвективного газохода 5. На входе в камеру сгорания 4 размещена газовая горелка 2. На выходе из конвективного газохода 5 размещена дымовая труба 3. Природный газ поступает в горелку 2, смешивается в горелке 2 с воздухом и подается в камеру сгорания 4. Продукты сгорания проходят через конвективный газоход 5 и по дымовой трубе 3 выбрасываются в атмосферу. Холодная жидкость для нагрева подается в нижнюю часть корпуса. Нагреваемая жидкость (пар) отводится из верхней части корпуса.
Газовый нагреватель состоит из элементов камеры сгорания 4 и конвективного газохода 5, образующих U-образную конструкцию. Конвективный газоход 5 имеет ошипованный участок и участок с прямыми трубами, расположенными коридорно. Ошипованный участок по ходу движения продуктов сгорания выполнен в виде двух секций, имеющих различное расположение шипов: высокотемпературная секция 6 с нестесненным расположением шипов и среднетемпературная секция 7 с плотным расположением шипов . Шипы в высокотемпературной секции охлаждают продукты горения до температуры 800°С, в среднетемпературной секции до 500°С.
Особенностью конструкции газового отопительного модуля является простота, эксплуатационная надежность и высокий КПД, малая масса, нетребовательность к качеству жидкости при работе в режиме парообразования.
Одним из достоинств газового отопительного модуля является высокая ремонтопригодность. Газовый нагреватель, закрепленный в корпусе фланцевым соединением, может быть выдвинут из корпуса, для очистки от накипи и загрязнений механическим способом, отремонтирован или заменен.
Модуль полностью автоматизирован и эксплуатируется без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Выброс в атмосферу вредных газообразных веществ минимален (СО отсутствует, NOX<60-65 мг/м3.
Газовый отопительный модуль, состоящий из металлического корпуса, заполненного нагреваемой жидкостью, камеры сгорания с горелкой и конвективного газохода с ошипованным участком и участком с прямыми трубами, расположенными коридорно; камера сгорания и конвективный газоход образуют U-образную конструкцию, отличающийся тем, что ошипованный участок конвективного газохода по ходу движения продуктов сгорания выполнен в виде двух секций: высокотемпературной секции с нестесненным расположением шипов 
и среднетемпературной секции с плотным расположением шипов 
где s - шаг между шипами, l - высота шипа.
