Устройство для уменьшения рассеивания тепловой энергии в окружающую среду

Устройство относится к энергетике и может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве и бытовой технике для нагревания поверхностей. Устройство для уменьшения рассеивания тепловой энергии в окружающую среду содержит поверхность для нагревания, газовую горелку, выступающую над поверхностью, например плиты, и экран с отражающей внутренней поверхностью, концентрично установленный вокруг газовой горелки с возможностью подачи воздуха и образования газовоздушной смеси. Экран выполнен в виде диффузора с кромкой его расширения в сторону поверхности для нагревания, а со стороны кромки сужения с определенным шагом по длине последней выполнены отверстия для подачи воздуха. Технический результат: упрощение конструкции устройства и технологии его изготовления, уменьшение количества времени для нагрева поверхности, уменьшение расхода газа и повышение безопасности при эксплуатации устройства. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве, бытовой технике для нагревания поверхностей.

Известно устройство для уменьшения рассеивания тепловой энергии в окружающую среду (патент Украины №28698 А, М.кл. F23D 14/20, 2000 г. и F24C 3/00, 2000 г.), содержащее поверхность для нагревания, газовую горелку, выступающую над поверхностью, например плиты, и экран с отражающей внутренней поверхностью, концентрично установленный вокруг газовой горелки с возможностью подачи воздуха и образования газовоздушной смеси. Описанное устройство взято нами в качестве прототипа, как наиболее близкое по существенным признакам и достигаемому результату.

Недостатком описанного устройства является наличие двух экранов с отражающими поверхностями, что обусловливает усложнение устройства и технологии его изготовления. При этом кольцевой экран 7 размещен концентрично корпусу 1, т.е. вертикально, и предназначен для отражения энергии сгорания в горизонтальной плоскости. Экран 8 размещен горизонтально и предназначен для отражения энергии в вертикальной плоскости. В результате энергия сгорания, отражаемая от кольцевого экрана, концентрируется в центральной его части, т.е. на горелке, и затрачивается на нагревание опор, образующих конфорку, на нагревание корпуса 1 с крышками, сопел и держателей, а не на поверхности для нагревания, так как последняя находится выше зоны концентрации энергии. Кроме того, наличие кольцевого экрана приводит к образованию еще одной, дополнительной полости, в которой также происходит образование газовоздушной смеси. Эта дополнительная полость образована между цилиндрической поверхностью корпуса 1 и кольцевым экраном 7. В указанной полости за счет конвекции неконтролируемого количества холодного вторичного воздуха из окружающей среды также образуется газовоздушная смесь. При этом на подогрев этой смеси также тратится энергия сгорания, отраженная кольцевым экраном. Кроме того, образование дополнительной полости в данном случае приводит к тому, что газовоздушная смесь, которая находится в корпусе 1 и соплах 11, не будет иметь возможности пройти через прорези 9 экрана 8. Это объясняется тем, что сопротивление в прорезях 9 значительно выше, чем в полости между вертикальными стенками корпуса 1 и кольцевым экраном 7, где сопротивление вообще отсутствует из-за конвекции вторичного воздуха. Последнее способствует подхватыванию конвективными потоками газовоздушной смеси из корпуса 1 и сопел 11 в дополнительную полость между цилиндрической поверхностью корпуса 1 и кольцевым экраном 7. Это обусловливает сгорание указанной газовоздушной смеси не под поверхностью для нагревания, а в пространстве между цилиндрической поверхностью корпуса 1 и кольцевым экраном 7, а также под экраном 8 и вокруг сопел 11, что может привести к взрыву в корпусе 1. При этом установка горизонтального экрана теряет смысл.

Таким образом, установка двух экранов с отражающими поверхностями в вертикальной и горизонтальной плоскости не способствует концентрации энергии сгорания на поверхности для нагревания, а следовательно, и уменьшению рассеивания тепловой энергии, и не обеспечивает увеличения скорости нагревания поверхности, экономичного расходования газа и безопасной эксплуатации устройства.

В основу изобретения поставлена задача путем обеспечения концентрации энергии сгорания непосредственно на поверхности для нагревания, образования газовоздушной смеси и сгорания ее только в одной полости, упрощения конструкции устройства и технологии его изготовления обеспечить уменьшение количества времени для нагрева поверхности, обеспечить экономичное расходование газа и безопасную эксплуатацию устройства.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в предложенном устройстве экран выполнен в виде диффузора с кромкой его расширения в сторону поверхности для нагревания, а со стороны кромки сужения с определенным шагом по длине последней выполнены отверстия для прохода воздуха.

Кроме того, отверстия для прохода воздуха могут быть снабжены средством для регулирования их проходного сечения.

Кроме того, средство для регулирования проходного сечения отверстий может быть выполнено в виде заслонок.

Выполнение экрана в виде диффузора обеспечивает упрощение устройства и технологии его изготовления. Размещение диффузора с отражающей внутренней поверхностью кромкой расширения в сторону поверхности для нагревания, обеспечивает концентрацию энергии сгорания указанной газовоздушной смеси непосредственно на поверхности для нагревания. Выполнение экрана в виде диффузора с отверстиями для прохода воздуха со стороны, противоположной кромке расширения, обеспечивает с момента включения газа за счет возникновения инжекции и конвекции беспрерывное поступление воздуха в сторону выхода газа, а также образование одной полости для образования одной газовоздушной смеси вокруг горелки. Все перечисленное способствует безопасной эксплуатации устройства, обусловливает уменьшение количества времени на нагревание указанной поверхности и, следовательно, экономичное расходование газа.

Выполнение отверстий для прохода воздуха в полость диффузора со средством для регулирования их проходного сечения, например в виде заслонок, обеспечивает возможность дозированой подачи оптимального количества воздуха, а также возможность регулирования и настройки характера его движения, что обусловливает эффективность сгорания газовоздушной смеси и значительное повышение экономичности расходования газа.

Таким образом, предложенные признаки вместе с известными обеспечивают решение поставленной задачи.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен поперечный разрез устройства для уменьшения рассеивания тепловой энергии при нагревании поверхности.

Предложенное устройство включает поверхность для нагревания 1, газовую горелку 2, выступающую над поверхностью 3, например плиты, и экран с отражающей внутренней поверхностью 4, выполненный в виде диффузора 5, который концентрично установлен вокруг газовой горелки 2. При этом диффузор 5 установлен кромкой расширения 6 в сторону поверхности для нагревания 1. На противоположной стороне, со стороны кромки сужения 7 с определенным шагом по длине последней выполнены отверстия 8 для прохода воздуха.

Отверстия 8 для прохода воздуха могут быть снабжены средством для регулирования их проходного сечения, выполненного, например, в виде заслонок 9.

Кроме того, поверхность для нагревания, в данном случае кастрюля 1, установлена на решетку 10 плиты.

При этом в диффузоре 5 вокруг горелки 2 образована полость 11. Работа предложенного устройства осуществляется следующим образом.

На поверхности 3 бытовой газовой плиты вокруг горелки 2, концентрично ей, устанавливают кромкой расширения 6 вверх диффузор 5 с предварительно отрегулированным проходным сечением отверстий 8 с помощью, в данном случае, заслонок 9. Затем на решетке 10 устанавливают поверхность для нагревания 1, в данном случае кастрюлю с жидкостью. Включают газ и поджигают образовавшуюся в полости диффузора 5 газовоздушную смесь. Образующиеся при этом продукты сгорания свободно выходят из-под кастрюли 1 через гарантированные наличием решетки 10 и соответствующей величиной расширения диффузора 5 зазоры в окружающую среду. При этом в результате уменьшения рассеивания тепловой энергии, выделяющейся при сгорании газовоздушной смеси в диффузоре, происходит концентрация этой энергии непосредственно на поверхности кастрюли 1, что обеспечивает нагрев ее до определенной температуры за более короткое время и, как результат, обеспечивает экономичное расходование газа. Сгорание газовоздушной смеси в одной полости, непосредственно под поверхностью для нагревания, обеспечивает безопасность устройства.

1. Устройство для уменьшения рассеивания тепловой энергии в окружающую среду, содержащее поверхность для нагревания, газовую горелку, выступающую над поверхностью, например, плиты, и экран с отражающей внутренней поверхностью, концентрично установленный вокруг газовой горелки с возможностью подачи воздуха и образования газовоздушной смеси, отличающееся тем, что экран выполнен в виде диффузора с кромкой его расширения в сторону поверхности для нагревания, а со стороны кромки сужения с определенным шагом по длине последней выполнены отверстия для подачи воздуха.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия для прохода воздуха снабжены средством регулирования их проходного сечения.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что средство регулирования проходного сечения отверстий выполнено в виде заслонок.