Теплообменник скрытой теплоты конденсационного котла

Авторы патента:


Теплообменник скрытой теплоты конденсационного котла
Теплообменник скрытой теплоты конденсационного котла
Теплообменник скрытой теплоты конденсационного котла
Теплообменник скрытой теплоты конденсационного котла
Теплообменник скрытой теплоты конденсационного котла
Теплообменник скрытой теплоты конденсационного котла
Теплообменник скрытой теплоты конденсационного котла
Теплообменник скрытой теплоты конденсационного котла

 


Владельцы патента RU 2523936:

КИУНГДОНГ НАВИЕН КО., ЛТД. (KR)

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в конденсационных котлах. Теплообменник скрытой теплоты конденсационного котла, включающий в себя теплообменник явной теплоты, поглощающий явную теплоту сгорания, производимую горелкой, теплообменник скрытой теплоты, поглощающий скрытую теплоту водяного пара, содержащегося в продукте сгорания, подвергающегося теплообмену посредством теплообменника явной теплоты, выпускной колпак, выпускающий продукт сгорания, протекающий через теплообменник скрытой теплоты, и выпуск для водяного конденсата, выпускающий водяной конденсат, производимый теплообменником скрытой теплоты, причем теплообменник скрытой теплоты выполнен таким образом, что продукт сгорания, произведенный горелкой, течет через теплообменник явной теплоты, поднимается вертикально к теплообменнику скрытой теплоты, наклонно опускается в наружном направлении под острым углом от горизонтальной плоскости, подвергается теплообмену посредством теплообменника скрытой теплоты, вертикально поднимается и выпускается к выпускному колпаку. Технический результат - повышение эффективности теплопередачи, упрощение изготовления. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в основном к теплообменнику скрытой теплоты конденсационного котла и, более конкретно, к теплообменнику скрытой теплоты конденсационного котла, который позволяет, чтобы направление выхода продукта сгорания и направление отвода водяного конденсата были одинаковыми для уменьшения сопротивления истечению продукта сгорания и для плавного отвода водяного конденсата, образующегося в теплообменнике скрытой теплоты, и который имеет простую соединительную внутреннюю структуру.

Предпосылки создания изобретения

Котлы представляют собой устройства, которые вырабатывают требующееся для помещения тепло посредством нагревания теплоносителя в замкнутой емкости с источником тепла, и состоят из горелки, сжигающей топливо, и теплообменника, осуществляющего обмен тепла между сжигаемым высокотемпературным воздухом для горения и нагреваемой водой.

Теплообменники котлов предшествующего уровня техники использовали только явную теплоту, вырабатываемую во время горения горелки, и выпускали высокотемпературный воздух для горения через выпускной колпак. В результате котлы имели очень низкий тепловой коэффициент полезного действия и требовали большого времени для получения высокотемпературной сетевой воды.

По этой причине котлы, изготавливаемые в последние годы, были оборудованы теплообменниками явной теплоты, которые поглощали явную теплоту продукта сгорания, вырабатываемую камерой сгорания, и теплообменниками скрытой теплоты, которые поглощали скрытую теплоту пара, содержащегося в продукте сгорания, который подвергался теплообмену в теплообменнике явной теплоты для того, чтобы повысить тепловой коэффициент полезного действия. Такой тип котла называется конденсационным котлом.

Такой конденсационный котел используется как для масляных котлов, так и для газовых котлов, и существенно повышает тепловой коэффициент полезного действия и экономит расходы на топливо.

Фиг.1 представляет собой схематическое изображение, показывающее структуру обычного конденсационного котла с направленным вверх горением.

Обычный конденсационный котел с направленным вверх горением имеет структуру, в которой вентилятор 11 расположен на его нижнем конце, и в котором горелка 12 с направленным вверх горением, камера сгорания 13, теплообменник 14 явной теплоты, теплообменник 15 скрытой теплоты и выпускной колпак 19 расположены последовательно по направлению вверх.

Теплообменник 15 скрытой теплоты расположен наклонно на верхней стороне теплообменника 14 явной теплоты и имеет выпуск 18 для водяного конденсата на одной стороне его нижней части, через который выводится конденсат, образующийся в теплообменнике 15 скрытой теплоты.

Верхний направляющий элемент 16 установлен на верхней части теплообменника 15 скрытой теплоты так, чтобы направлять поток продукта сгорания, и нижний направляющий элемент 17 установлен на нижней части теплообменника 15 скрытой теплоты так, чтобы направлять поток продукта сгорания и направлять падающий водяной конденсат к выпуску 18 для водяного конденсата.

Продукт сгорания, протекающий через теплообменник 14 явной теплоты, перемещается вверх посредством одной стороны нижнего направляющего элемента 17 и затем протекает через внутреннюю часть теплообменника 15 скрытой теплоты в нижнем наклонном направлении. Путь прохождения продукта сгорания снова подвергается изменению на направление вверх, и он выходит через выпускной колпак 19.

В соответствии с этой конфигурацией, хотя конденсационный котел имеет конфигурацию с направленным вверх горением, направление выхода продукта сгорания и направление выхода водяного конденсата являются одинаковыми для того, чтобы водяной конденсат мог быть отведен плавно без сопротивления продукта сгорания.

Однако в соответствии с конфигурацией теплообменника скрытой теплоты обычного конденсационного котла с направленным вверх горением, для изменения пути прохождения продукта сгорания верхний направляющий элемент 16 и нижний направляющий элемент 17 установлены поверх большей части верхней и нижней внутренних частей теплообменника 15 скрытой теплоты. В силу этого теплообменник 15 скрытой теплоты имеет усложненную структуру.

Далее, в процессе, при котором продукт сгорания перемещается из теплообменника 14 явной теплоты к теплообменнику 15 скрытой теплоты, продукт сгорания испытывает сопротивление истечению при взаимодействии с нижним направляющим элементом 17. Даже в процессе, при котором продукт сгорания протекает от одной стороны к другой стороне в теплообменнике 15 скрытой теплоты, продукт сгорания испытывает сопротивление истечению при протекании между множеством теплообменных труб, последовательно установленных в теплообменнике скрытой теплоты, и между теплообменными ребрами, соединенными с теплообменными трубами, так что продукт сгорания не выводится плавно.

Кроме того, в конденсационном котле обычного типа с направленным вверх горением, поскольку нижний направляющий элемент 17, служащий в качестве лотка для водяного конденсата, расположен непосредственно на верхней стороне теплообменника 14 явной теплоты, нижний направляющий элемент 17 нагревается до существенно высокой температуры посредством контакта с высокотемпературным продуктом сгорания, протекающим через теплообменник 14 явной теплоты. Таким образом, даже когда водяной конденсат, вырабатываемый при протекании продукта сгорания через теплообменник 15 скрытой теплоты, падает к нижнему направляющему элементу 17, существенное количество водяного конденсата снова испаряется из-за нижнего направляющего элемента 17. По этой причине скрытая теплота, собираемая в результате конденсации, снова выпускается в форме скрытой теплоты парообразования и, таким образом, не представляется возможным получить максимальную эффективность конденсации.

Фиг.2 представляет собой схематическое изображение, показывающее структуру обычного конденсационного котла с направленным вниз горением.

Обычный конденсационный котел с направленным вниз горением имеет структуру, в которой вентилятор 21 расположен на его верхнем конце, горелка 22 с направленным вниз горением, камера сгорания 23, теплообменник 24 явной теплоты и теплообменник 25 скрытой теплоты последовательно установлены по направлению вниз, лоток 27 для водяного конденсата и выпуск 28 для водяного конденсата расположены на нижней стороне теплообменника 25 скрытой теплоты, и выпускной колпак 29 установлен на одной стороне лотка 27 для водяного конденсата и выпуска 28 для водяного конденсата.

Сетевая вода, нагреваемая посредством прохода через теплообменник 24 явной теплоты и теплообменник 25 скрытой теплоты, подается в комнату через подающую трубу 26a, соединенную с одной стороной теплообменника 24 явной теплоты, и передает тепловую энергию. В результате сетевая вода охлаждается и подается обратно в обратную трубу 26b, соединенную с одной стороной теплообменника 25 скрытой теплоты. Сетевая вода, подаваемая в обратную трубу 26b, снова течет в теплообменник 25 скрытой теплоты и конденсирует водяной пар, содержащийся в продукте сгорания, который проходит через теплообменник 24 явной теплоты для того, чтобы собирать скрытую теплоту.

В случае конденсационного котла с направленным вниз горением, направление падения (то есть направление вертикально вниз) водяного конденсата под действием силы тяжести и направление выхода продукта сгорания, проходящего через теплообменник 24 явной теплоты и теплообменник 25 скрытой теплоты, естественным образом одинаковые. Это очень важный фактор в улучшении эффективности конденсационного котла.

То есть, водяной пар в продукте сгорания конденсируется при прохождении через теплообменник 25 скрытой теплоты и передает, таким образом, скрытую теплоту циркулирующей сетевой воде. По этой причине температура продукта сгорания существенно понижается. В связи с этим внутренняя часть лотка 27 для водяного конденсата остается при очень низкой температуре, и потеря тепла, вызванная вторичным испарением водяного пара, сжиженного в водяной конденсат, может быть минимизирована.

Такой конденсационный котел с направленным вниз горением оценивается как наиболее предпочтительный конденсационный котел с точки зрения структуры, способной собирать большую часть скрытой теплоты, но он имеет ограничение в том, что фактически должна быть предусмотрена горелка, в которой возможно направленное вниз горение.

Горелки, используемые для котла, могут быть по существу подразделены на горелки с предварительным смешением и горелки Бунзена.

Горелки с предварительным смешением используют систему, которая сжигает предварительно смешанный газ, полученный посредством предварительного смешивания газа и воздуха для сгорания в смесительной камере, и имеет преимущество в том, что она может быть установлена независимо от направления горения, такого как направления вверх, направления вниз или направления вбок, из-за очень короткой длины пламени и высокой плотности пламени.

В отличие от этого горелки Бунзена используют систему, которая подает первичный воздух, необходимый для горения, из сопловой секции, впрыскивающей газ, и которая подает избыточный вторичный воздух к месту, где образуется пламя для осуществления полного сгорания. Поскольку пламя, вступающее в реакцию с вторичным газом, длинное, имеет низкую плотность и стремится быть направленным вверх, горелка Бунзена имеет недостаток в том, что она может быть применена только для горения, направленного вверх.

Соответственно в случае обычного конденсационного котла с направленным вниз горением важно использовать горелку с предварительным смешением, в которой возможно направленное вниз горение. Однако горелки с предварительным смешением имеют недостатки низкой стабильности горения и необходимости использовать дорогостоящую систему контроля для осуществления очень сложного управления горением.

Раскрытие изобретения

Техническая проблема

Настоящее изобретение было сделано с учетом вышеописанных проблем, возникающих в предшествующем уровне техники, и целью настоящего изобретения является разработка теплообменника скрытой теплоты конденсационного котла, не имеющего ограничения по использованию горелки и устанавливаемого в виде простой структуры, способной снижать сопротивление истечению продукта сгорания, плавно отводить образующийся в нем водяной конденсат и улучшать эффективность собирания скрытой теплоты.

Техническое решение

Согласно особенности настоящего изобретения разработан теплообменник скрытой теплоты конденсационного котла, в котором конденсационный котел включает в себя теплообменник явной теплоты, поглощающий явную теплоту сгорания, производимую горелкой, теплообменник скрытой теплоты, поглощающий скрытую теплоту водяных паров, содержащихся в продукте сгорания, подвергающегося теплообмену посредством теплообменника явной теплоты, выпускной колпак, выпускающий продукт сгорания, протекающий через теплообменник скрытой теплоты, и выпуск для водяного конденсата, вырабатываемого в теплообменнике скрытой теплоты, отличающийся тем, что продукт сгорания, сжигаемый горелкой, течет через теплообменник явной теплоты, вертикально поднимается к теплообменнику скрытой теплоты, наклонно опускается в наружном направлении под острым углом от горизонтальной плоскости, подвергается теплообмену посредством теплообменника скрытой теплоты, вертикально поднимается и выводится к выпускному колпаку.

В настоящем документе теплообменник скрытой теплоты может включать в себя множество труб в своих передних и задних внутренних сторонах, и трубы могут быть расположены вертикально через заданные интервалы, могут быть наклонены вниз к передней и задней наружным сторонам теплообменника скрытой теплоты, могут образовывать пути прохождения так, что продукт сгорания, который протекает через теплообменник явной теплоты, вертикально поднимается, формируется под острым углом к горизонтальной плоскости, разделяется и наклонно опускается в переднем/заднем направлении или в левом/правом направлении, и осуществляют теплообмен с продуктом сгорания.

Далее, поперечное сечение каждой трубы может быть образовано в виде плоской эллиптической формы так, чтобы ее стороны, через которые протекает продукт сгорания, имели ширину, которая больше высоты ее противоположных концов, имеющих плоскую эллиптическую форму.

Множество теплообменных ребер могут быть также соединены с наружными поверхностями труб, которые предусмотрены на передней и задней внутренних сторонах теплообменника скрытой теплоты, через заданные интервалы в продольном направлении труб.

Далее, на внутренней верхней части теплообменника скрытой теплоты может быть установлен верхний направляющий элемент, передний и задний противоположные концы которого образованы в виде наклонных поверхностей, соответствующих наклонному углу труб.

Далее, на одной стороне нижней части теплообменника скрытой теплоты может быть предусмотрен выпуск для водяного конденсата, и нижние направляющие элементы, которые направляют водяной конденсат, который собирается на наружных поверхностях труб и падает вниз в выпуск для водяного конденсата, может быть установлен под трубами передней и задней внутренних сторон теплообменника скрытой теплоты.

Далее, противоположные левые и правые концы труб могут быть соединены с левыми и правыми концевыми пластинами, в которых образованы отверстия для вставления труб, имеющие соответствующую им форму, и левые крышки пути прохождения и правые крышки пути прохождения соединены с наружными сторонами левых концевых пластин и правых концевых пластин так, чтобы направлять теплоноситель, текущий вдоль внутренних частей труб таким образом, чтобы путь прохождения теплоносителя поочередно изменялся слева направо и справа налево в теплообменнике скрытой теплоты.

Кроме того, левая крышка пути прохождения может включать в себя верхнюю крышку пути прохождения, разделяющую и подающую теплоноситель, текущий во впускной трубе к трубам, предусмотренным в ее противоположных передней и задней сторонах, множество промежуточных крышек пути прохождения, вертикально расположенных в ее противоположных передних и задних сторонах и изменяющих путь прохождения теплоносителя, и нижнюю крышку пути прохождения, собирающую теплоноситель, текущий через трубы, расположенные в противоположных передней и задней ее сторонах, и выпускающую собранный теплоноситель к выпускной трубе, и правая крышка пути прохождения может включать в себя множество комплектов крышек пути прохождения, расположенных вертикально в противоположных передней и задней ее сторонах и изменяющих путь прохождения теплоносителя.

Полезные эффекты

В соответствии с теплообменником скрытой теплоты конденсационного котла настоящего изобретения в передней и задней внутренних сторонах теплообменника скрытой теплоты вертикально установлено множество труб таким образом, чтобы они были наклонены вниз, позволяя тем самым, чтобы направление выхода продукта сгорания и направление отвода водяного конденсата были одинаковыми для уменьшения сопротивления истечению продукта сгорания и для плавного отвода водяного конденсата.

Далее, простые соединительные структуры между трубами и теплообменными ребрами и между концевыми пластинами и крышками пути прохождения позволяют формировать путь прохождения таким образом, чтобы направление течения теплоносителя, текущего через трубы, поочередно изменялось к правой и левой сторонам в теплообменнике скрытой теплоты. В результате площадь теплообмена и время в ограниченном пространстве в теплообменнике скрытой теплоты могут быть увеличены для улучшения эффективности теплообмена.

Описание чертежей

Фиг.1 представляет собой схематическое изображение, показывающее структуру конденсационного котла обычного типа с направленным вверх горением.

Фиг.2 представляет собой схематическое изображение, показывающее структуру конденсационного котла обычного типа с направленным вниз горением.

Фиг.3 представляет собой схематическое изображение, показывающее структуру конденсационного котла настоящего изобретения.

Фиг.4 представляет собой продольный разрез фиг.3.

Фиг.5 и 6 представляют собой вид в перспективе, показывающий структуру теплообменника скрытой теплоты конденсационного котла согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 представляет собой поэлементное изображение вида в перспективе фиг. 5.

Фиг. 8 представляет собой вид поперечного сечения, взятый вдоль линии A-A из фиг. 5.

Описание ссылочных позиций

11, 21: вентилятор, 12, 22: горелка, 13, 23: камера сгорания, 14, 24: теплообменник явной теплоты, 15, 25: теплообменник скрытой теплоты, 16: верхний направляющий элемент, 17: нижний направляющий элемент, 18, 28: выпуск для водяного конденсата, 19, 29: выпускной колпак, 26a: подающая труба, 26b: обратная труба, 27: лоток для водяного конденсата, 100: теплообменник скрытой теплоты, 110: левая крышка пути прохождения, 111: верхняя крышка пути прохождения, 111a: впускная труба, 112, 112a, 113, 113a: промежуточная крышка пути прохождения, 114: нижняя крышка пути прохождения, 114a: выпускная труба, 120: левая концевая пластина, 121, 121a, 131, 131a, 151, 151a: отверстие для вставления трубы, 130: переднее теплообменное ребро, 130a: заднее теплообменное ребро, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 140a, 141a, 142a, 143a, 144a, 145a, 146a: труба, 150: правая концевая пластина, 160: правая крышка пути прохождения, 161: верхняя крышка пути прохождения, 162: промежуточная крышка пути прохождения, 163: нижняя крышка пути прохождения, 170: верхний направляющий элемент, 180, 180a: нижний направляющий элемент, 190: выпуск для водяного конденсата.

Вариант осуществления изобретения

Далее со ссылкой на сопроводительные документы будут подробно описаны приводимые для примера варианты осуществления изобретения. Одинаковые номера позиций будут использованы для обозначения элементов, имеющих одинаковую функцию и действие, что и элементы, используемые в предшествующем уровне техники.

Фиг.3 представляет собой схематическое изображение, показывающее структуру конденсационного котла настоящего изобретения, и фиг.4 представляет собой продольное сечение фиг.3. Фиг.3 и фиг.4 показывают конденсационный котел на виде слева.

Конденсационный котел согласно варианту осуществления настоящего изобретения выполнен таким образом, что горелка 12 с направленным вверх горением и камера сгорания 13 установлены на верхней стороне вентилятора 11 таким образом, что пламя образуется по направлению вверх так, что теплообменник 14 явной теплоты, поглощающий явную теплоту горения, производимую горелкой 12, теплообменник 100 скрытой теплоты, поглощающий скрытую теплоту водяного пара, содержащуюся в продукте сгорания (выпускной газ), подвергающегося теплообмену посредством теплообменника 14 явной теплоты, и выпускной колпак 19, выпускающий продукт сгорания, проходящий через теплообменник 100 скрытой теплоты, выполнены на верхней стороне камеры сгорания 13, и таким образом, что выпуск 190 для водяного конденсата, отводящий водяной конденсат, производимый теплообменником 100 скрытой теплоты, выполнен на одной стороне нижней части теплообменника 100 скрытой теплоты.

Настоящее изобретение отводит важное место конфигурации, в которой направление выхода продукта сгорания и направление выхода водяного конденсата идентичны для того, чтобы продукт сгорания, сжигаемый горелкой 12, мог уменьшать сопротивление истечению в процессе прохождения через теплообменник 14 явной теплоты и теплообменник 100 скрытой теплоты для выхода в выпускной колпак 19 и для того, чтобы водяной конденсат, образуемый в теплообменнике 100 скрытой теплоты, мог плавно отводиться.

С этой целью множество труб 140 и 140a, которые наклонены вниз к передней части (правая сторона на фиг.3 и 4) и задней части (левая сторона на фиг. 3 и 4) внутренней части теплообменника 100 скрытой теплоты под острым углом от горизонтальной плоскости, установлены вертикально в передней и задней частях внутренней части теплообменника 100 скрытой теплоты через заданные интервалы, и продукт сгорания течет между трубами 140 и 140a, расположенными в вертикальном направлении.

Верхний направляющий элемент 170 предусмотрен во внутренней верхней части теплообменника 100 скрытой теплоты таким образом, что его противоположные передняя и задняя кромки выполнены в виде направленных вниз наклонных плоскостей, соответствующих наклонному углу труб 140 и 140a.

Далее, на нижних сторонах труб 140 и 140a предусмотрены нижние направляющие элементы 180 и 180а так, что водяной конденсат, в который конденсируется водяной пар, содержащийся в продукте сгорания, при прохождении через теплообменник 100 скрытой теплотысобирается на наружных поверхностях труб 140 и 140a, падает вниз с наружных поверхностей труб 140 и 140a, и направляется к выпуску 190 для водяного конденсата. Нижние направляющие элементы 180 и 180a также служат для направления продукта сгорания, который поднимается вертикально от теплообменника 14 явной теплоты к середине внутренней части теплообменника 100 скрытой теплоты.

В соответствии со структурой этого теплообменника 100 скрытой теплоты продукт сгорания, сжигаемый горелкой 12, проходит через теплообменник 14 явной теплоты и вертикально поднимается к середине внутренней части теплообменника 100 скрытой теплоты. Продукт сгорания, поднимающийся в вертикальном направлении, изменяет путь прохождения посредством труб 140 и 140a, расположенных наклонно по отношению к верхнему направляющему элементу 170, наклонно опускается в переднем/заднем направлении или в левом/правом направлении под острым углом от горизонтальной плоскости, подвергается теплообмену с теплоносителем, текущим в трубах 140 и 140a, при прохождении между трубами 140 и 140a. Затем продукт сгорания снова изменяет путь прохождения на вертикальное направление посредством передней и задней стенок теплообменника 100 скрытой теплоты и собирается и удаляется наружу через выпускной колпак 19.

Здесь направление выхода продукта сгорания, протекающего между трубами 140 и 140a, направление потока водяного конденсата, который собирается на наружных поверхностях труб 140 и 140a и течет вдоль наружных поверхностей труб 140 и 140a в нижнем наклонном направлении, и направление выхода водяного конденсата, который течет вниз к верхним поверхностям нижних направляющих элементов 180 и 180a и направляется к выпуску 190 для водяного конденсата, идентичны. В результате водяной конденсат может быть плавно отведен без вхождения в сопротивление с продуктом сгорания.

Далее, в предшествующем уровне техники, показанном на фиг.1, поскольку нижний направляющий элемент 17 установлен непосредственно на верхней стороне теплообменника 14 явной теплоты поверх большой площади, водяной конденсат, текущий вниз к верхней поверхности нижнего направляющего элемента 17, снова испаряется и, таким образом, эффективность собирания скрытой теплоты снижается, и сопротивление истечению продукта сгорания увеличивается.

Однако в настоящем изобретении нижние направляющие элементы 180 и 180a, к которым течет вниз водяной конденсат, установлены в передней и задней верхней стороне теплообменника 14 явной теплоты поверх узкой площади, при этом площадь и время, в течение которого нижние направляющие элементы 180 и 180a находятся в контакте с водяным конденсатом, относительно меньше по сравнению с площадью и временем предшествующего уровня техники, в то время как нижние направляющие элементы 180 и 180a нагреваются посредством тепла сгорания и скорость, с которой водяной конденсат испаряется, снова может быть уменьшена.

Далее, в предшествующем уровне техники, показанном на фиг.1, продукт сгорания, текущий от теплообменника 14 явной теплоты, посредством теплообменника 15 скрытой теплоты собирается на одной стороне верхней части теплообменника 14 явной теплоты и течет вверх. Затем продукт сгорания течет от одного конца к другому концу теплообменника 15 скрытой теплоты в одном направлении и течет между теплообменными трубами, расположенными одна над другой, и теплообменными ребрами. В этом процессе продукт сгорания сталкивается с большим сопротивлением истечению.

Однако в настоящем изобретении продукт сгорания вертикально поднимается от теплообменника 14 явной теплоты к середине внутренней части теплообменника 100 скрытой теплоты без помех и затем разделяется к передней и задней сторонам. Продукт сгорания перемещается наклонно между передними трубами 140 и задними трубами 140a, снова вертикально поднимается и выходит в выпускной колпак 19. В результате этого сопротивление истечению продукта сгорания может быть существенно уменьшено по сравнению с предшествующим уровнем техники.

Далее будет описана структура, в которой трубы 140 и 140a установлены в теплообменнике 100 скрытой теплоты, и структура пути прохождения теплоносителя, текущего в трубы 140 и 140a.

Фиг. 5 и 6 представляют собой виды в перспективе, показывающие структуру теплообменника скрытой теплоты конденсационного котла в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, причем Фиг.5 представляет собой вид в перспективе, показанный с левой стороны, и фиг.6 представляет собой вид в перспективе, показанный с правой стороны. Фиг.7 представляет собой покомпонентное изображение в перспективе фиг.5 и фиг.8 представляет собой вид поперечного сечения, взятого вдоль линии А-А на фиг.5.

Как видно из фиг. 5-7, трубы 140 и 140a, которые вертикально и наклонно расположены в передней и задней частях внутренней части теплообменника 100 скрытой теплоты через заданные интервалы, выполнены таким образом, что их стороны, по которым течет продукт сгорания, имеют значения ширины больше, чем значения высоты их противоположных концов, то есть имеют поперечное сечение плоской эллиптической формы. В этом случае площадь теплопередачи между продуктом сгорания и трубами 140 и 140a увеличивается и сопротивление потоку продукта сгорания может быть уменьшено.

Далее, множество теплообменных ребер 130 и 130a пластинчатой формы соединены с наружными поверхностями труб 140 и 140a через заданные интервалы в продольном направлении (в левом/правом направлении на фигуре). Более подробно, множество передних теплообменных ребер 130, в каждом из которых вертикально образованы отверстия 131 для вставления труб, соответствующие наружной круговой форме каждой трубы 140, соединены с наружными поверхностями труб 140 (141, 142, 143, 144, 145 и 146), вертикально расположенных на передней стороне теплообменника 100 скрытой теплоты, и множество задних теплообменных ребер 130a, в каждом из которых вертикально образованы отверстия 131 для вставления труб, соединены с наружными поверхностями труб 140a (141a, 142a, 143a, 144a, 145a и 146a), вертикально расположенных на задней стороне теплообменника 100 скрытой теплоты.

Левые концы труб 140 и 140a соединены с левой концевой пластиной 120, в которой образованы соответствующие им отверстия 121 и 121a для вставления труб, и правые концы труб 140 и 140a соединены с правой концевой пластиной 150, в которой образованы соответствующие им отверстия 151 и 151а для вставления труб.

Далее, левая крышка 110 пути прохождения и правая крышка 160 пути прохождения соединены с наружными сторонами левой концевой пластины 120 и правой концевой пластины 150 так, чтобы направлять теплоноситель, протекающий вдоль внутренних частей труб 140 и 140a таким образом, чтобы путь прохождения теплоносителя поочередно изменялся в теплообменнике 100 скрытой теплоты по направлению к левой и правой сторонам.

Для упрощения соединения между левой концевой пластиной 120 и левой крышкой 110 пути прохождения и соединения между правой концевой пластиной 150 и правой крышкой 160 пути прохождения левая концевая пластина 120, имеющая отверстия 121 и 121а для вставления труб, может быть выполнена таким образом, чтобы ее кромки были выполнены с выступами, выступающими влево, и так, чтобы левая крышка 110 пути прохождения вставлялась в прямоугольное пространство, окруженное выступами, и правая концевая пластина 150, имеющая отверстия 151 и 151а для вставления труб, может быть выполнена так, чтобы ее кромки были выполнены с выступами, выступающими вправо, и так, чтобы правая крышка 160 пути прохождения вставлялась в прямоугольное пространство, окруженное выступами.

Левая крышка 110 пути прохождения включает в себя верхнюю крышку 111 пути прохождения, разделяющую и подающую теплоноситель, текущий во впускной трубе 111а, к трубам 141 и 141a, предусмотренным на противоположных передней и задней верхних ее частях, промежуточные крышки 112, 113, 112a и 113a пути прохождения, вертикально расположенные на противоположных передней и задней ее промежуточных частях и изменяющие путь прохождения теплоносителя, протекающего в трубах 142, 143, 144, 145, 142a, 143a, 144a и 145a, и нижнюю крышку 114 пути прохождения, собирающую теплоноситель, протекающий через трубы 146 и 146a, предусмотренные на противоположных передней и задней нижних ее частях, и выпускающую собранный теплоноситель к выпускной трубе 114а.

Правая крышка 160 пути прохождения вправо включает в себя верхние крышки 161 и 161a пути прохождения, изменяющие пути прохождения труб 141, 142, 141a и 142a, предусмотренных на ее противоположных передних и задних верхних частях, промежуточные крышки 162 и 162a, изменяющие пути прохождения труб 143, 144, 143a и 144a, предусмотренных на ее противоположных передней и задней промежуточных частях, и нижние крышки 163 и 163a пути прохождения, изменяющие пути прохождения труб 145, 146, 145a и 146a, предусмотренных на ее противоположных передней и задней сторонах.

В соответствии с этими соединительными структурами между трубами 140 и 140a и теплообменными ребрами 130 и 130a и между левой и правой концевыми пластинами 120 и 150 и левой и правой крышками 110 и 160 пути прохождения, как показано на фиг.8, путь прохождения теплоносителя, протекающего в ограниченном пространстве внутренней части теплообменника 100 скрытой теплоты, поочередно изменяется слева направо и справа налево, как показано стрелками. Таким образом, площадь передачи тепла и время, требуемое для передачи тепла от продукта сгорания, могут быть увеличены для улучшения эффективности теплопередачи. Далее, поскольку соединительная структура упрощается, теплообменник скрытой теплоты 100 легко изготавливать.

1. Теплообменник скрытой теплоты конденсационного котла, причем конденсационный котел включает в себя теплообменник явной теплоты, поглощающий явную теплоту сгорания, производимую горелкой, теплообменник скрытой теплоты, поглощающий скрытую теплоту водяного пара, содержащегося в продукте сгорания, подвергнутого теплообмену посредством теплообменника явной теплоты, выпускной колпак, выпускающий продукт сгорания, протекающий через теплообменник скрытой теплоты, и выпуск для водяного конденсата, выпускающий водяной конденсат, производимый теплообменником скрытой теплоты, отличающийся тем, что продукт сгорания, произведенный горелкой, течет через теплообменник явной теплоты, поднимается вертикально к теплообменнику скрытой теплоты, наклонно опускается в наружном направлении под острым углом от горизонтальной плоскости, подвергается теплообмену посредством теплообменника скрытой теплоты, вертикально поднимается и выпускается к выпускному колпаку.

2. Теплообменник скрытой теплоты по п.1, причем теплообменник скрытой теплоты включает в себя множество труб в своей передней и задней внутренних сторонах, и трубы расположены вертикально через заданные интервалы, наклонены вниз к передней и задней наружным сторонам теплообменника скрытой теплоты, образуют пути прохождения так, что продукт сгорания, который протекает через теплообменник явной теплоты, вертикально поднимается, образует острый угол от горизонтальной плоскости, разделяется и наклонно опускается вниз в переднем/заднем направлении или в левом/правом направлении, и осуществляют теплообмен с продуктом сгорания.

3. Теплообменник скрытой теплоты по п.2, в котором поперечное сечение каждой трубы выполнено в форме плоского эллипса так, что их стороны, через которые протекает продукт сгорания, имеют ширину больше, чем высоту их противоположных концов в плоской эллиптической форме.

4. Теплообменник скрытой теплоты по п.2, в котором множество теплообменных ребер соединены с наружными поверхностями труб, которые расположены на передней и задней внутренних сторонах теплообменника скрытой теплоты через заданные интервалы в продольном направлении труб.

5. Теплообменник скрытой теплоты по п.2, в котором верхний направляющий элемент, чьи противоположные передний и задний концы образованы в виде наклонных плоскостей, соответствующих углу наклона труб, установлен на внутренней верхней части теплообменника скрытой теплоты.

6. Теплообменник скрытой теплоты п.2, в котором:
на одной стороне нижней части теплообменника скрытой теплоты предусмотрен выпуск водяного конденсата, и
нижние направляющие элементы, которые направляют водяной конденсат, который собирается на наружных поверхностях труб и падает вниз к выпуску водяного конденсата, установлены под трубами передней и задней внутренних сторон теплообменника скрытой теплоты.

7. Теплообменник скрытой теплоты по любому из пп.2-6, в котором противоположные левые и правые концы труб соединены с левыми концевыми пластинами и с правыми концевыми пластинами, в которых выполнены отверстия для вставления труб, имеющие соответствующую им форму, и левые крышки пути прохождения и правые крышки пути прохождения соединены с наружными сторонами левых концевых пластин и правых концевых пластин для направления теплоносителя, текущего вдоль внутренних частей труб таким образом, чтобы путь прохождения теплоносителя поочередно изменялся слева направо и справа налево в теплообменнике скрытой теплоты.

8. Теплообменник скрытой теплоты по п.7, в котором:
левая крышка пути прохождения включает в себя верхнюю крышку пути прохождения, разделяющую и подающую теплоноситель, текущий во впускной трубе, к трубам, предусмотренным на ее противоположных передней и задней сторонах, множество промежуточных крышек пути прохождения, расположенных вертикально на ее противоположных передней и задней сторонах и изменяющих пути прохождения теплоносителя, и нижнюю крышку пути прохождения, собирающую теплоноситель, текущий через трубы, предусмотренные на ее противоположных передней и задней сторонах, и выпускающую собранный теплоноситель к выпускной трубе; и
правая крышка пути прохождения включает в себя множество комплектов крышек пути прохождения, расположенных вертикально на противоположных передней и задней ее сторонах и изменяющих пути прохождения теплоносителя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для отопления жилых домов. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах отопления и горячего водоснабжения, а также в подогревателях жидкостей и газов. .

Горелка // 2125204
Изобретение относится к горелкам, в корпусе которых размещается топочная камера с впускным отверстием для подачи газовоздушной смеси, служащей в качестве горючего, и выпускным отверстием для отвода отработавших газов.

Изобретение относится к теплоэнергетике и применимо для получения технологического пара и обогрева помещений. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в отопительных котлах. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в коммунально-бытовой технике, в частности в технике местного теплоснабжения жилых домов. .

Котел // 1733867

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в технологиях автономного отопления и горячего водоснабжения индивидуальных домов, промышленных зданий и сооружений. Устройство для отопления содержит изолированный корпус с размещенной в нем топочной камерой с горелками, над которыми расположен теплообменник со входом и выходом для теплоносителя, а также коллектор дымовых газов. Устройство дополнительно оснащено термоэлектрическим преобразователем, размещенным в топочной камере, выход которого через последовательно включенные инвертор напряжения и коммутатор связан с цепью питания нагнетающего насоса и озонатором, соединенным посредством воздуховода через нагнетательный насос с топочной камерой. Изобретение позволяет сократить расход природного газа на 15…20%, а также существенно уменьшить токсичность продуктов сгорания за счет снижения в них содержания оксидов углерода и азота. 1 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в котельных установках. Способ двухступенчатого сжигания твердого топлива включает заполнение топки твердым кусковым топливом, подачу окислителя в топку через колосники, расположенные внизу топки, причем в рабочем режиме через колосники подается недостаточное для полного окисления кускового топлива количество окислителя, дожигание образовавшихся газов вне указанной топки с участием дополнительной подачи окислителя, передачу тепла от сжигания теплообменной системе с трубчатыми теплообменниками с жидким теплоносителем, отвод дымовых газов. Боковые поверхности топки образованы трубчатыми теплообменниками, установленными с промежутками, а между теплообменниками и корпусом печи расположена камера сбора пиролизных газов. Технический результат - повышение энергоэффективности, надежности, долговечности и повышение удельного выхода тепловой энергии по отношению к объему и весу топки. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх