Установка комбинированного нагрева жидкого теплоносителя

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в отоплении жилых и производственных помещений. Согласно изобретению межперегородочные призматические каналы камеры приема инфракрасного солнечного излучения имеют по одному оконному перекрытию, причем оконные перекрытия установлены в потолочных и подовых окнах поочередно в шахматном порядке, при этом поверхности облучения перегородок и перекрытий обращены во внутрь каналов с перекрытиями в подовых окнах, а поверхности теплоотдачи перегородок и перекрытий обращены во внутрь каналов с перекрытиями в потолочных окнах, фронтовая стена резервуара и задняя стена бассейна гелионагревателя оснащены верхними и нижними окнами циркуляции теплоносителя, причем верхние окна примыкают к потолочному окну бассейна и соединены между собой верхними каналами, а нижние окна примыкают к подовым перекрытиям резервуара и бассейна и соединены между собой нижними каналами, перфорированная перегородка установлена параллельно подовому перекрытию бассейна с примыканием к его боковым стенам и задней стене между нижними и верхними окнами циркуляции теплоносителя, электронагреватель установлен между подовым перекрытием резервуара и коробом подвода греющего агента. Изобретение повышает эффективность нагрева теплоносителя. 8 ил.

 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в отоплении жилых и производственных помещений.

Известна установка комбинированного нагрева жидкого теплоносителя, в частности, воды или жидкости с низкой температурой замерзания (Тз=233-243К), содержащая котел с топкой и газоходами, системы подготовки и подачи топлива и воздуха, систему дымоотвода, а также установленные в топке горелки для комбинированного сжигания газа и мазута, размещенные в топке и газоходах радиационные и конвективные трубчатые нагреватели теплоносителя (В.А. Спейшер, А.Д. Горбаненко. Повышение эффективности использования газа и мазута в энергетических установках. М.: Энергоиздат, 1982. - с. 141-160). Работа установки обеспечивается включением горелок, комбинированием подачи на них топливных и окислительных потоков газа, мазута и воздуха, организацией химического взаимодействия последних в топке. Выделяемая в топке при горении (топливном окислении) теплота аккумулируется в образующихся дымовых газах и передается теплоносителю через стенки труб радиационных и конвективных нагревателей, размещаемых соответственно на стенах топки и в газоходах котла. Нагретый жидкий теплоноситель подают, в частности, в системы отопления и горячего водоснабжения, откуда возвращают в котел. Охлажденные в котле дымовые газы через дымовую трубу выводят в атмосферу. При работе котла комбинируют вид топливного реагента.

Недостаток устройства - большой расход натурального дорогостоящего топлива, высокая себестоимость выпускаемой продукции - теплоты теплоносителя.

Известна также установка комбинированного нагрева жидкого теплоносителя, содержащая котел с горелками для комбинированного сжигания природного и промышленного газов, а также угольной пыли (авторское свидетельство СССР №1755006, МПК F23C 1/12 от 03.07.90 г.; Б.И. №30 от 15.08.92 г.). Комбинирование натурального дорогостоящего топлива (природного газа и угольной пыли) и промышленного (доменного и коксового) газа, отпускаемого в виде вторичного продукта из основных металлургических производств по пониженной стоимости, частично решает проблему снижения себестоимости выпускаемой продукции - теплоты отводимого теплоносителя.

К недостатку установки можно отнести ее ограниченность применения в связи с привязкой лишь к конкретному производству.

Известна также установка комбинированного нагрева жидкого теплоносителя, содержащая теплонакопительный резервуар с вертикальной плоскостью симметрии, теплоизолированными вертикальными стенами, потолочным окном и подовым перекрытием, патрубками отбора и возврата теплоносителя, примыкающими соответственно к потолочному окну и подовому перекрытию резервуара, установленный в центре резервуара теплонагреватель, имеющий вертикальную плоскость симметрии, совмещенную с вертикальной плоскостью симметрии резервуара, короб подвода греющего агента, установленный вдоль подового перекрытия резервуара, короб отвода греющего агента, встроенный в потолочное окно резервуара, размещенные между коробами подвода и отвода греющего агента теплоотдающие поверхностные элементы (В.И. Панин. Котельные установки малой и средней мощности. М.: Издательство литературы по строительству, 1968. - с. 169-172). Работа установки осуществляется подачей в короб подвода греющего агента топлива и окислителя; при взаимодействии последних выделяется теплота, аккумулируемая в продуктах окисления - дымовых газах. Горячие дымовые газы (греющий агент) попадают внутрь теплоотдающих поверхностных элементов, в частности, пучков труб, нагревают их и соответственно омываемый с внешней стороны теплоноситель. Нагретый теплоноситель через патрубок отбора направляют в системы отопления и горячего водоснабжения, а охлажденный теплоноситель через патрубок возврата подают в резервуар. При работе установки комбинируют подачу в короб подвода греющего агента топливного реагента (угля, газа или мазута).

Недостаток установки связан с высокой себестоимостью производимого продукта -теплоты теплоносителя, формируемой высокой стоимостью греющего агента и образующего его натурального топлива.

Известна также установка комбинированного нагрева жидкого теплоносителя, имеющая теплонагреватель с перфорированной перегородкой (авторское свидетельство СССР №1523840, МПК F23B 7/00 от 25.02.88 г.; Б.И. №43 от 23.11.89 г.). При работе установки включают теплонагреватель, нагревающий жидкий теплоноситель теплотой продуктов сгорания от нескольких видов топлива.

Недостаток устройства также связан с высокой себестоимостью теплоты теплоносителя при значительном расходе натурального топлива.

Известна установка комбинированного нагрева жидкого теплоносителя, содержащая теплонакопительный резервуар с вертикальной плоскостью симметрии, вертикальными теплоизолированными стенами, потолочным окном, подовым перекрытием, патрубками отбора и возврата теплоносителя, примыкающими соответственно к потолочному окну и подовому перекрытию резервуара, установленный в центре резервуара теплонагреватель, имеющий вертикальную плоскость симметрии, совмещенную с вертикальной плоскостью резервуара, установленный вдоль подового перекрытия резервуара короб подвода греющего агента, встроенный в потолочное окно резервуара короб отвода греющего агента, размещенные между коробами подвода и отвода греющего агента теплоотдающие поверхностные элементы, установленный вдоль подового перекрытия резервуара электронагреватель (патент РФ №2191327; F24H 1/00 от 03.05.2001 г.; опубл. 20.10.2002 г.).

При работе установки комбинируют включение тепло- и электронагревателей: в зимнее время включают теплонагреватель; в летнее время при отборе теплоты только на горячее водоснабжение производят периодическое включение электронагревателя. В весенние и осенние периоды в холодные дни и ночи включают теплонагреватель, а в теплые дни и прохладные ночи комбинируют включение тепло- и электронагревателей.

Недостаток устройства - повышенное потребление электроэнергии и себестоимости продукции - теплоты теплоносителя.

Известна установка комбинированного нагрева жидкого теплоносителя, содержащая теплонакопительный резервуар с теплонагревателем, электронагревателем, а также гелионагревателем, имеющим бассейн с теплоизолированными фронтовой, задней и боковыми стенами, подовым перекрытием, потолочным окном, герметично перекрывающую потолочное окно призматическую камеру приема инфракрасного солнечного излучения, имеющую теплоизолированные фронтовую, заднюю и боковые стены, параллельные между собой и боковым стенам перегородки с поверхностями облучения и теплоотдачи, образующие межперегородочные призматические каналы с потолочными и подовыми окнами, оконные перекрытия с поверхностями облучения и теплоотдачи (патент РФ №2367851, F24J 2/24 от 23.06.2008 г., опубл. 20.09.2009 г.). Теплонагреватель, электронагреватель и гелионагреватель подключены к резервуару и нагревают теплоноситель.

Недостаток устройства - низкая эффективность работы нагревателей при неадаптированных подключении к резервуару и организации внутренней циркуляции теплоносителя, влекущая повышение себестоимости вырабатываемой теплоты.

Известна установка комбинированного нагрева жидкого теплоносителя, содержащая теплонакопительный резервуар с теплонагревателем, электронагревателем и гелионагревателем, имеющим бассейн с теплоизолированными фронтовой, задней и боковыми стенами, подовым перекрытием, потолочным окном, герметично перекрывающую потолочное окно призматическую камеру приема инфракрасного солнечного излучения, имеющую теплоизолированные фронтовую, заднюю и боковые стены, параллельные между собой и боковым стенам перегородки с поверхностями облучения и теплоотдачи, образующие межперегородочные призматические каналы с потолочными и подовыми окнами, оконные перекрытия с поверхностями облучения и теплоотдачи (патент РФ №2393390, F24J 2/24, J2/50, J2/51 от 16.12.2008 г., опубл. 27.06.2010 г.). Устройство имеет те же недостатки - низкую эффективность работы нагревателей при неадаптированных подключении к резервуару и организации внутренней циркуляции теплоносителя, влекущую повышение себестоимости вырабатываемой теплоты.

Известна установка комбинированного нагрева жидкого теплоносителя с теплонагревателем, электронагревателем, гелионагревателем. Теплонагреватель выполнен из труб с пластинами (ребрами), размещенными на поверхности труб (Аэродинамический расчет котельных установок. Нормативный метод. Л.: Энергия, 1977. - с. 12-16). Использование пластин (ребер) повышает эффективность нагрева теплоносителя.

Недостаток установки - неадаптированность работы теплонагревателя с электронагревателем и гелионагревателем, влекущая перерасход топлива и электроэнергии, повышающая себестоимость вырабатываемой теплоты.

Известна установка комбинированного нагрева жидкого теплоносителя с теплонагревателем, электронагревателем и гелионагревателем, причем гелионагреватель имеет призматическую камеру приема инфракрасного солнечного излучения, имеющую теплоизолированные фронтовую, заднюю и боковые стены, параллельные между собой и боковым стенам перегородки с поверхностями облучения и теплоотдачи, образующие межперегородочные призматические каналы с потолочными и подовыми окнами, оконные перекрытия с поверхностями облучения и теплоотдачи (М.П. Малков, И.Б. Данилов, А.Г. Зельдович, А.Б. Фрадков. Справочник по физико-техническим основам криогеники. М.: Энергия, 1973. - с. 358-359).

Недостаток устройства - неадаптированность работы подогревателей с перерасходом теплоты на нагрев теплоносителя.

Известна наиболее близкая предлагаемому устройству установка комбинированного нагрева жидкого теплоносителя, содержащая теплонакопительный резервуар с вертикальной плоскостью симметрии, теплоизолированными фронтовой, задней и боковыми вертикальными стенами, потолочным окном, подовым перекрытием, патрубками отбора и возврата теплоносителя, примыкающими соответственно к потолочному окну и подовому перекрытию резервуара, установленный в центре резервуара теплонагреватель, имеющий вертикальную плоскость симметрии, совмещенную с вертикальной плоскостью резервуара, короб подвода греющего агента, установленный вдоль подового перекрытия резервуара, короб отвода греющего агента, встроенный в потолочное окно резервуара, размещенные между коробами подвода и отвода греющего агента теплоотдающие поверхностные элементы, установленный вдоль подового перекрытия резервуара электронагреватель, а также гелионагреватель, имеющий бассейн с теплоизолированными фронтовой, задней и боковыми стенами, подовым перекрытием, потолочным окном, герметично перекрывающую потолочное окно призматическую камеру приема инфракрасного солнечного излучения, имеющую теплоизолированные фронтовую, заднюю и боковые стены, параллельные между собой и боковым стенам перегородки с поверхностями облучения и теплоотдачи, образующие межперегородочные призматические каналы с потолочными и подовыми окнами, оконные перекрытия с поверхностями облучения и теплоотдачи, а также надоконное светопроникающее перекрытие и перфорированную перегородку (патент РФ №2476779, F24H 1/00 от 08.09.2011 г., опубл. Б.И. №6 от 27.02.2013 г.). Устройство имеет недостаток - низкую эффективность работы нагревателей, вследствие неадаптированности подключения к резервуару и организации внутренней циркуляции, влекущую повышение себестоимости вырабатываемой теплоты.

Задача изобретения - повышение эффективности комбинированного нагрева теплоносителя и снижение себестоимости вырабатываемой теплоты.

Для решения указанной задачи в установке комбинированного нагрева жидкого теплоносителя, содержащей теплонакопительный резервуар с вертикальной плоскостью симметрии, теплоизолированными фронтовой, задней и боковыми вертикальными стенами, потолочным окном, подовым перекрытием, патрубками отбора и возврата теплоносителя, примыкающими соответственно к потолочному окну и подовому перекрытию резервуара, установленный в центре резервуара теплонагреватель, имеющий вертикальную плоскость симметрии, совмещенную с вертикальной плоскостью симметрии резервуара, короб подвода греющего агента, установленный вдоль подового перекрытия резервуара, короб отвода греющего агента, встроенный в потолочное окно резервуара, размещенные между коробами подвода и отвода греющего агента теплоотдающие поверхностные элементы, установленный в резервуаре электронагреватель, а также гелионагреватель, имеющий бассейн с теплоизолированными фронтовой, задней и боковыми стенами, подовым перекрытием, потолочным окном, герметично перекрывающую потолочное окно призматическую камеру приема инфракрасного солнечного излучения, имеющую теплоизолированные фронтовую, заднюю и боковые стены, параллельные между собой и боковым стенам перегородки с поверхностями облучения и теплоотдачи, образующие межперегородочные призматические каналы с потолочными и подовыми окнами, оконные перекрытия с поверхностями облучения и теплоотдачи, а также надоконное светопроникающее перекрытие и перфорированную перегородку, согласно изобретению, межперегородочные призматические каналы камеры приема инфракрасного солнечного излучения имеют по одному оконному перекрытию, причем оконные перекрытия установлены в потолочных и подовых окнах поочередно в шахматном порядке, при этом поверхности облучения перегородок и перекрытий обращены во внутрь каналов с перекрытиями в подовых окнах, а поверхности теплоотдачи перегородок и перекрытий обращены во внутрь каналов с перекрытиями в потолочных окнах, фронтовая стена резервуара и задняя стена бассейна гелионагревателя оснащены верхними и нижними окнами циркуляции теплоносителя, причем верхние окна примыкают к потолочному окну бассейна и соединены между собой верхними каналами, а нижние окна примыкают к подовым перекрытиям резервуара и бассейна и соединены между собой нижними каналами, перфорированная перегородка установлена параллельно подовому перекрытию бассейна с примыканием к его боковым стенам и задней стене между нижними и верхними окнами циркуляции теплоносителя, электронагреватель установлен между подовым перекрытием резервуара и коробом подвода греющего агента теплонагревателя.

Выполнение камеры приема инфракрасного излучения гелионагревателя в виде системы параллельных призматических каналов в комплексе с организацией циркуляции в бассейне и резервуаре с использованием верхних и нижних каналов и разделительной перфорированной перегородкой обеспечивает максимальное поглощение (улавливание) инфракрасной части солнечного излучения и более эффективный нагрев теплоносителя. Размещение теплонагревателя в центре резервуара, электронагревателя в нижней части резервуара между подовым перекрытием и теплонагревателем, а также предложенная схема подключения гелионагревателя через окна и каналы над подом резервуара обеспечивают универсальность схемы циркуляции теплоносителя в резервуаре и механизма управления потоками теплоносителя, повышают эффективность нагрева теплоносителя в резервуаре и бассейне, что влечет снижение потребления теплоты, поступающей с греющим агентом, расхода электроэнергии, снижает себестоимость отпускаемой теплоты с теплоносителем. Установка нагрева теплоносителя из предлагаемой комбинации гелио-, тепло- и электронагревателей решает поставленную задачу повышения эффективности нагрева со снижением себестоимости вырабатываемой теплоты. Исключение любого из вновь предложенного элемента комбинированной конструкции установки нагрева теплоносителя приводит к нарушению эффективности ее работы и повышению себестоимости вырабатываемой теплоты.

Предлагаемая установка комбинированного нагрева жидкого теплоносителя представлена на чертежах. На фиг. 1 показана схема общего вида; на фиг. 2 - разрез А-А при использовании теплонагревателя с круглыми трубами; на фиг. 3 - разрез А-А при использовании теплонагревателя с прямоугольными трубами; на фиг. 4 - увеличенный участок I на фиг. 1, повернутый на 90 град; на фиг. 5 - увеличенный участок II на фиг. 1, повернутый на 90 град при использовании каналов гелионагревателя в виде наклоненных призм; на фиг. 6 - увеличенный участок II на фиг. 1, повернутый на 90 град при использовании каналов гелионагревателя в виде сложносоставных наклоненных призм; на фиг. 7 - увеличенный участок III на фиг. 5; на фиг. 8 - увеличенный участок IV на фиг. 5.

Установка комбинированного нагрева жидкого теплоносителя содержит теплонакопительный резервуар 1 с вертикальной плоскостью симметрии α, теплоизолированными вертикальными фронтовой, задней и боковыми стенами 2, 3, 4, 5 соответственно, потолочным окном 6, подовым перекрытием 7, патрубками отбора 8 и патрубками возврата 9 теплоносителя 10, примыкающими соответственно к потолочному окну 6 и подовому перекрытию 7 резервуара 1, установленный в центре резервуара 1 теплонагреватель 11, имеющий вертикальную плоскость симметрии β, совмещенную с вертикальной плоскостью симметрии α резервуара 1, короб подвода 12 греющего агента 13, установленный вдоль подового перекрытия 7 резервуара 1 короб отвода 14 греющего агента 13, встроенный в потолочное окно 6 резервуара 1, размещенные между коробами подвода 12 и отвода 14 греющего агента 13 теплоотдающие поверхностные элементы 15, выполненные в виде круглых труб 16 с продольными пластинами 17 на фиг. 2, либо в виде прямоугольных труб 18 с продольными пластинами 19 на фиг. 3, установленный вдоль подового перекрытия 7 резервуара 1 электронагреватель 20, а также гелионагреватель 21, имеющий бассейн 22 с теплоизолированными фронтовой, задней и боковыми стенами 23, 24, 25, 26 соответственно, подовым перекрытием 27, потолочным окном 28, герметично перекрывающую потолочное окно 28 призматическую камеру 29 приема инфракрасного солнечного излучения, имеющую теплоизолированные фронтовую, заднюю и боковые стены 30, 31, 32, 33 соответственно, параллельные между собой и боковыми стенами 32, 33 перегородки 34 с поверхностями облучения 35 и поверхностями теплоотдачи 36, образующие межперегородочные призматические каналы 37, 38 с потолочными и подовыми окнами 39 и 40 соответственно, оконные перекрытия 41 с поверхностями облучения и теплопередачи 42, 43 соответственно, а также надоконное светопроникающее перекрытие 44 и перфорированную перегородку 45. Особенностью предлагаемой установки является ранее неизвестная на практике и неописанная в литературе компоновка отмеченных выше элементов 1-45, обеспечивающая новый положительный эффект в части повышения эффективности комбинированного нагрева теплоносителя 10 и снижения себестоимости вырабатываемой теплоты. Межгорелочные призматические каналы 37, 38 камеры 29 приема инфракрасного солнечного излучения имеют по одному оконному перекрытию 41, причем оконные перекрытия 41 установлены поочередно в шахматном порядке в потолочных и подовых окнах 39 и 40 соответственно, при этом поверхности облучения 35 и 42 перегородок 34 и перекрытий 41 обращены во внутрь каналов 37 с перекрытиями 41 в подовых окнах 40, а поверхности теплоотдачи 36 и 43 перегородок 34 и перекрытий 41 обращены во внутрь каналов 38 с перекрытиями 41 в потолочных окнах 39; фронтовая стена 2 резервуара 1 и задняя стена 24 бассейна 22 гелионагревателя 21 оснащены верхними окнами 46 и 47 соответственно и нижними окнами 48 и 49 соответственно для циркуляции теплоносителя, причем верхние окна 46 и 47 примыкают к потолочному окну 28 бассейна 22 гелионагревателя 21 и соединены между собой верхними каналами 50, а нижние окна 48 и 49 примыкают к подовым перекрытиям 7 и 27 резервуара 1 и бассейна 22 гелионагревателя 21 и соединены между собой нижними каналами 51; перфорированная отверстиями 52 перегородка 45 установлена параллельно подовому перекрытию 27 бассейна 22 с примыканием к его боковым стенам 25, 26 и задней стене 24 между нижними и верхними окнами 49 и 47 соответственно; электронагреватель 20 установлен между подовым перекрытием 7 резервуара 1 и коробом 12 подвода греющего агента теплоносителя 13.

Для организации нагрева жидкого теплоносителя предлагаемая установка оснащена запорно-регулирующей арматурой 52, 53 на патрубках 8, 9 отбора и возврата теплоносителя 10, а также 54, 55 на верхних и нижних каналах 50, 51 циркуляции теплоносителя между резервуаром 1 и бассейном 22. Кроме того, резервуар 1 и бассейн 22 гелионагревателя 21 имеют дренажные патрубки 56, 57 с вентилями 58 и 59 соответственно для сброса теплоносителя в дренажный (канализационный) канал 60 на период ремонтных работ. Резервуар 1 оснащен расширительным бачком 61 с сигнализатором (на фиг. 1-8 не показан) допустимых верхнего и нижнего уровней. Короб подвода 12 греющего агента 13 оснащен патрубком 62 с отсечным устройством 63, а короб отвода 14 греющего агента 13 имеет патрубок 64. В зависимости от схемы отбора и вида греющего агента патрубок 64 может иметь сброс в атмосферу, подключен к трубопроводу сброса в канализацию, либо к системе циркуляции (последние на фиг. 1-8 не показаны).

Работа установки комбинированного нагрева жидкого теплоносителя на фиг. 1-8 осуществляется путем раздельного включения нагревателей 11, 20, 21. В длительные периоды с пониженной температурой атмосферного воздуха (зима, межсезонный период) включают теплонагреватель 11. По одной из предлагаемых версий поток 13 греющего агента (горячих дымовых газов) из работающего в эти периоды отопительного котла по патрубку 62 с арматурой 63 направляют в короб 12 подвода греющего агента; из короба 12 газы 13 попадают в теплоотдающие элементы 15, выполненные из круглых труб 16 с пластинами 17 (фиг. 2), либо из прямоугольных труб 18 с пластинами 19 (фиг. 3) и отдают часть своей теплоты; из теплоотдающих элементов 15 охлажденный греющий агент (дымовые газы) 13 попадает в короб 14 и далее по патрубку 64 выходит в атмосферу. Находящийся в резервуаре 1 теплоноситель 10 нагревается с образованием циркуляционных потоков 65, 66: нагретые массы 65 поднимаются вверх, холодные замещающие их массы 66 опускаются вниз; нагретый теплоноситель 10 по патрубку отбора 8 с арматурой 52 направляют в системы отопления и горячего водоснабжения (на фиг. 1-8 не показаны); здесь теплоноситель 10 отдает теплоту, воспринятую в резервуаре 1, поток охлажденного теплоносителя 10, поступает вновь в резервуар 1. Системы отопления и горячего водоснабжения рассчитаны на нагрев без разбора теплоносителя 10; возможные незначительные потери теплоносителя 10 компенсируют в системе подпитки на трубопроводе возврата, подключенном к патрубку 9 с арматурой 53 (на фиг. 1-8 не показано). Положение арматуры 54, 55 циркуляционных каналов 50, 51 между бассейном 22 гелионагревателя 21 и резервуаром 1 по степени открытия-закрытия на процесс нагрева теплоносителя 10 теплонагревателем 11 практического влияния не оказывает. Изменение уровня теплоносителя 10 в бачке 61 регулируют степенью открытия-закрытия арматуры 52, 53 патрубков 8, 9 резервуара 1, системой подпитки, вентилями 58, 59 дренажных патрубков 56, 57 соответственно. Помимо дымовых газов в качестве греющего агента 13 может быть использован горячий воздух с отбором из котельной технологии и последующим возвратом в нее охлажденного в установке воздуха. Кроме того, для той же цели могут быть использованы возвращаемые потоки технологического, в частности, котлового, пара, либо перегретой воды. Гелионагреватель 21 работает в теплое солнечное время года, когда отбор теплоты из резервуара 1 осуществляют, в основном, на горячее водоснабжение. Теплонагреватель 11 и электронагреватель 20 отключены. Потоки инфракрасного солнечного излучения попадают в каналы 37 камеры 29 с открытыми потолочными окнами 39 на облучаемые поверхности 35, 42 перегородок 34 и перекрытий 41. Для повышения эффективности тепловосприятия поверхности 35, 42 зачернены. Циркулирующие в бассейне 22 потоки теплоносителя 10 нагреваются, воспринимая теплоту через поверхности теплоотдачи 36, 43 перегородок 34 и перекрытий 41 бассейна 22 гелионагревателя 21. Нагретые потоки теплоносителя 67 поступают в резервуар 1 через верхние окна 46, 47 и каналы 50 циркуляции. Холодные потоки теплоносителя 68 попадают в бассейн 22 из резервуара 1 через нижние окна 48, 49 и каналы 51 циркуляции. Для улучшения циркуляции теплоносителя 10 в бассейне 22 камера 29 наклонена, для чего задняя стена 24 выполнена выше фронтовой стены 23 бассейна; перфорированная перегородка 45 между выводимыми 67 и подводимыми 68 в бассейн потоками циркуляции активизирует теплосъем и нагрев теплоносителя 10, направляя последний к фронтовой стене 23 и вынуждая осуществлять его контакт с большей частью теплоотдающих поверхностей 36, 43 перегородок 34 и перекрытий 41 камеры 29 гелионагревателя 21. В резервуаре 1, как и в случае работы теплонагревателя 11, нагретые массы теплоносителя 10, выходя из верхних окон 46 циркуляции, восходят к потолочному окну 6 резервуара 1, вытесняя более холодные массы; последние, замещая нагретые массы, попадают в приподовую зону и далее вдоль пода 7 резервуара 1 в нижние окна 48 циркуляции и далее по нижним каналам 51 и окнам 49 в приподовую зону бассейна 22. Отбор и возврат теплоносителя 10 производят по описанной технологии с включенным теплонагревателем 11. Наличие надоконного светопроникающего перекрытия 44 увеличивает эффект аккумуляции и сохранения теплоты солнечного излучения.

Электронагреватель 20 включают на короткие периоды ночью летом или днем в межсезонный период для поддержания температурного режима теплоносителя в резервуаре 1. Схема циркуляции внутри резервуара 1 и системах отбора и возврата теплоносителя на отопление и горячее водоснабжение аналогична описанной выше схеме при включении теплонагревателя 11.

Выполнение камеры 29 приема инфракрасного излучения гелионагревателя 21 в виде системы параллельных призматических каналов 37, 38 в комплексе с организацией циркуляции в бассейне 22 и резервуаре 1 с использованием верхних и нижних каналов 50, 51 и разделительной перфорированной перегородкой 45 обеспечивает максимальное поглощение (улавливание) инфракрасной части солнечного излучения и более эффективный нагрев теплоносителя. Размещение теплонагревателя 11 в центре резервуара 1, электронагревателя 20 в нижней части резервуара 1 между подовым перекрытием 8 и теплонагревателем 11, а также предложенная схема подключения гелионагревателя 21 через окна 46, 47, 48, 49 и каналы 50, 51 над подом 7 резервуара 1 обеспечивают универсальность схемы циркуляции теплоносителя в резервуаре 1 и механизма управления потоками теплоносителя, повышают эффективность нагрева теплоносителя в резервуаре 1 и бассейне 22, что влечет снижение потребления теплоты, поступающей с греющим агентом 13, расхода электроэнергии, снижает себестоимость отпускаемой теплоты с теплоносителем. Установка нагрева теплоносителя из предлагаемой комбинации гелио-, тепло- и электронагревателей 15, 20, 21 решает поставленную задачу повышения эффективности нагрева со снижением себестоимости вырабатываемой теплоты. Исключение любого из вновь предложенного элемента комбинированной конструкции установки нагрева теплоносителя приводит к нарушению эффективности ее работы и повышению себестоимости вырабатываемой теплоты.

Практическое применение установки комбинированного нагрева жидкого теплоносителя связано с ее использованием в системах отопления и горячего водоснабжения. При использовании предлагаемой установки определяют оптимальные схемы отбора и вида греющего агента из существующих технологий выработки теплоты котлами или иными теплопроизводящими установками. Кроме того, определяют тип теплоотдающих поверхностных элементов 15 (фиг. 2, фиг. 3, др.) теплонагревателя 11, тип призматических каналов 37, 38 (фиг. 5, фиг. 6, др.) камеры 29 приема теплового излучения гелионагревателя, тип электронагревателя 20. В процессах проектирования и наладки определяют оптимальные соотношения размеров, габаритов, углов установки оборудования, которые могут служить предметами иных изобретений.

Установка комбинированного нагрева жидкого теплоносителя, содержащая теплонакопительный резервуар с вертикальной плоскостью симметрии, теплоизолированными фронтовой, задней и боковыми вертикальными стенами, потолочным окном, подовым перекрытием, патрубками отбора и возврата теплоносителя, примыкающими соответственно к потолочному окну и подовому перекрытию резервуара, установленный в центре резервуара теплонагреватель, имеющий вертикальную плоскость симметрии, совмещенную с вертикальной плоскостью симметрии резервуара, короб подвода греющего агента, установленный вдоль подового перекрытия резервуара, короб отвода греющего агента, встроенный в потолочное окно резервуара, размещенные между коробами подвода и отвода греющего агента теплоотдающие поверхностные элементы, установленный в резервуаре электронагреватель, а также гелионагреватель, имеющий бассейн с теплоизолированными фронтовой, задней и боковыми стенами, подовым перекрытием, потолочным окном, герметично перекрывающую потолочное окно призматическую камеру приема инфракрасного солнечного излучения, имеющую теплоизолированные фронтовую, заднюю и боковые стены, параллельные между собой и боковыми стенами перегородки с поверхностями облучения и теплоотдачи, образующие межперегородочные призматические каналы с потолочными и подовыми окнами, оконные перекрытия с поверхностями облучения и теплоотдачи, а также надоконное светопроникающее перекрытие и перфорированную перегородку, отличающаяся тем, что межперегородочные призматические каналы камеры приема инфракрасного солнечного излучения имеют по одному оконному перекрытию, причем оконные перекрытия установлены в потолочных и подовых окнах поочередно в шахматном порядке, при этом поверхности облучения перегородок и перекрытий обращены во внутрь каналов с перекрытиями в подовых окнах, а поверхности теплоотдачи перегородок и перекрытий обращены во внутрь каналов с перекрытиями в потолочных окнах, фронтовая стена резервуара и задняя стена бассейна гелионагревателя оснащены верхними и нижними окнами циркуляции теплоносителя, причем верхние окна примыкают к потолочному окну бассейна и соединены между собой верхними каналами, а нижние окна примыкают к подовым перекрытиям резервуара и бассейна и соединены между собой нижними каналами, перфорированная перегородка установлена параллельно подовому перекрытию бассейна с примыканием к его боковым стенам и задней стене между нижними и верхними окнами циркуляции теплоносителя, электронагреватель установлен между подовым перекрытием резервуара и коробом подвода греющего агента теплонагревателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для тепло- и электроснабжения жилых домов. Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности теплоэлектроснабжения небольших объектов и снижения уровня вредных выбросов в окружающую среду.

Компоновка теплообменника, в частности, для отопительного устройства транспортного средства, содержащая: внутренний корпус (12) теплообменника в виде горшка с первой стенкой (16) дна и с присоединенной к первой стенке (16) дна, охватывающей продольную ось (L) первой стенкой (18) по периферии; внешний корпус (14) теплообменника в виде горшка со второй стенкой (20) дна и с присоединенной ко второй стенке (20) дна, охватывающей продольную ось (L) второй стенкой (22) по периферии; проточное пространство (24) текучей среды, образованное между внутренним корпусом (12) теплообменника и внешним корпусом (14) теплообменника; первую направляющую поток структуру (40), продолжающуюся, по существу, в направлении продольной оси (L) вдоль первой стенки (18) по периферии и второй стенки (22) по периферии, и вторую направляющую поток структуру (42), продолжающуюся, по существу, в направлении продольной оси (L) вдоль первой стенки (18) по периферии и второй стенки (22) по периферии с зазором по окружности к первой направляющей поток структуре (40), причем первая направляющая поток структура (40) и вторая направляющая поток структура (42) делят образованную между первой стенкой (18) по периферии и второй стенкой (22) по периферии часть (28) текучего проточного пространства (24) на первую часть (44) проточного пространства и на вторую часть (46) проточного пространства; по меньшей мере, одно входное отверстие (49) для текучей среды, открытое к первой части (44) проточного пространства, и, по меньшей мере, одно выходное отверстие (51) для текучей среды, открытое ко второй части (46) проточного пространства; структуру (94) прессовой посадки для фиксирования внутреннего корпуса (12) теплообменника относительно внешнего корпуса (14) теплообменника, причем структура (94) прессовой посадки включает первую направляющую поток структуру (40) и вторую направляющую поток структуру (42) и/или структура (94) прессовой посадки предусмотрена в находящейся на расстоянии от первой стенки (16) дна и второй стенки (20) дна конечной области (32) стенок (18, 22) по периферии.

Изобретение относится к области отопления, в частности к водонагревателям, и может быть использовано для отопления жилых помещений и снабжения горячей водой. Твердотопливный отопительный аппарат верхнего горения содержит корпус с продольно гофрированной конвективной стенкой, образующей полость с патрубками подвода и отвода теплоносителя, съемной крышкой, камерой сгорания с дымоходом, вертикальной топкой и зольником.

Изобретение относится к теплообменным устройствам для подогрева жидких или газообразных сред и может быть использовано в нефтегазовой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в системах теплоснабжения производственных и жилых зданий. Котел содержит корпус с топкой и соосной с ней конвективной камерой.

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для получения электрической энергии в процессе транспортирования в трубах различных теплоносителей (газов, жидкостей) путем непосредственной трансформации части их тепловой энергии в электрическую.

Изобретение относится к области производства водогрейных котлов, в частности к котлам наружного размещения, и может быть использовано в автономных системах отопления с принудительной и естественной циркуляцией теплоносителя.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при изготовлении конденсационных котлов наружного размещения. Технический результат, который может быть получен с помощью изобретения, сводится к упрощению конструкции и уменьшению габаритов и веса котла.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к котлам для нагрева воды, работающим на твердом топливе. Котел стальной водогрейный твердотопливный содержит камеру топочную, элементы корпуса которой выполнены с двойными стенками и объединены в единую полость водяной рубашки.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к теплоснабжению, и может быть использовано в конструкциях водогрейных котлов малой мощности. Над топочной решеткой топки водогрейного котла на протяжении участка активного горения топлива сформированы нависающие продольные топочные пороги, выполненные в виде гнутых труб боковых экранов, при этом гнутые трубы выполнены Г-образными и чередуются с прямыми, вертикальные участки которых расположены параллельно, а горизонтальные отгибы обращены друг к другу и расположены над топочной решеткой, их концы сообщены друг с другом, а торцы заглушены, при этом пространство между нижними гнутыми трубами заполнено огнеупорным шамотобетоном, кроме того, нижняя сторона горизонтальных отгибов футерована огнеупорной мастикой, при этом топка водогрейного котла дополнительно снабжена системой подачи вторичного дутьевого воздуха, содержащей горизонтальные дутьевые каналы, выполненные по обеим сторонам топки, сообщенные друг с другом поперечным воздухогазопроводом, причем один из горизонтальных дутьевых каналов сообщен с источником дутья, при этом над горизонтальными дутьевыми каналами параллельно им размещены дополнительные продольные горизонтальные каналы, сообщенные с ними вертикальными патрубками, расположенными у конца продольных топочных порогов, кроме того, дополнительные продольные горизонтальные каналы снабжены горизонтальными патрубками, снабженными дутьевыми соплами, ориентированными над топочной решеткой непосредственно над слоем горящего топлива.

Изобретение относится к теплотехническому оборудованию и может быть использовано для отопления помещений, а также получения горячей воды для бытовых нужд. Отопительный котел содержит установленную вертикально и выполненную в виде цилиндра или призмы имеющую двойную наружную стенку с образованием в ней полости для воды камеру сгорания с отверстиями для выхода дыма, загрузки топлива, удаления золы и отверстием для подачи воздуха, в которое вставлена свободно вверх-вниз перемещающаяся телескопическая труба, заканчивающаяся распределителем воздуха, опирающимся на топливо. Распределитель воздуха состоит из верхнего и нижнего дисков, имеющих осевые отверстия, указанные диски соединены между собой лопатками, расположенными от центральной оси к внешним краям дисков, отверстие верхнего диска соединено с трубой подачи воздуха посредством втулки, отверстие нижнего диска продлено наконечником, опирающимся на топливо, при этом диаметр верхнего диска меньше, чем нижнего. Лопатки могут иметь криволинейную форму, могут быть расположены с равным угловым шагом по окружности дисков и могут быть установлены под наклоном относительно плоскости дисков. Котел позволяет производить эффективное сжигание топлива, повышая тем самым КПД, а также обеспечивая высокую степень дожигания пиролизных газов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может использоваться для обеспечения тепловой и электрической энергией индивидуальных домов и квартир путем одновременного получения тепловой и электрической энергии в одном аппарате. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности теплоэлектрогенератора для автономного энергоснабжения. Результат достигается тем, что в теплоэлектрогенераторе в газоходе расположены газовый коллектор и пластинчатый теплообменник, стенки наружного и внутреннего коробов, крышек, днищ и вертикальных перегородок, соприкасающиеся с нагреваемой водой, выполнены с продольными вертикальными и горизонтальными зубчатыми пазами, обращенными в горячую сторону, в которые вставлены зубчатые ребра, состоящие из последовательно соединенных термоэмиссионных преобразователей, концы которых соединены между собой контактными спаями, пары которых соединены между собой в зоне охлаждения через конденсаторы и перемычки, образуя теплоэлектрические секции и теплоэлектрические блоки, свободные концы с клеммами которых присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенными с токовыводами. 11 ил.

Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано в теплоэнергетике. Водогрейный котел содержит корпус с трубчатыми теплообменными элементами, расположенными внутри корпуса параллельно его продольной оси и пропущенными через трубные доски и поперечные перегородки с сегментными вырезами. На одном конце корпуса установлена камера сгорания, содержащая инжекционную горелку, снабженную выходным насадком, представляющим собой глухой патрубок, соединенный с двумя кольцевыми коллекторами, в которых выполнены отверстия для выхода газовоздушной смеси, запальное устройство, расположенное перпендикулярно оси камеры сгорания. На другом конце корпуса установлена дымовая труба. Во входной части камеры сгорания может быть расположен узел регулирования вторичного воздуха. Изобретение должно улучшить технические характеристики водогрейного котла. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Водогрейный котел с встроенным тепловым насосом относится к области производства водогрейных котлов, использующих скрытую теплоту в дымовых газах, и содержит основной теплообменник, совмещенный с топкой, дополнительный теплообменник с частями испарителей не менее одного теплового насоса, конденсаторы которых имеют возможность передавать тепло для отопления помещений, при этом основной и дополнительный теплообменники соединены в одном корпусе. Тем самым обеспечивается компактность системы котел - тепловой насос, удобство и простота монтажа, обеспечивается согласование между собой режимов работы котла и теплового насоса с обеспечением высокоэффективной совместной работы котла и теплового насоса. При изменении теплопроизводительности котла КПД устройства может намного превысить КПД конденсационного котла. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к устройствам для сжигания твердого топлива, преимущественно с зоной нижнего горения, и может быть использовано в теплоэнергетике, химической и других областях промышленности. Технической задачей является обеспечение регулирования мощности работы котла в широком диапазоне от 5% до 100% мощности при сохранении оптимальных условий горения топлива и высокого КПД. Поставленная задача решается топливным котлом, содержащим собственно топку, присоединенную к ней камеру для теплообменника с дымовой трубой и расположенный вне зоны горения в нижней части топки колосник с выполненными в нем щелями для удаления золы в расположенный под колосником зольный ящик, отличающимся тем, что колосник состоит из наклоненной в сторону выхода газов из топки неподвижной металлической плиты, в средней и нижней частях которой расположены два или более рядов вваренных в нее отрезков труб длиной 3-4 см со сквозными отверстиями, накрытых сверху вдоль оси колосника защитными уголками для предотвращения попадания в отверстия топлива и золы, а с обратной стороны плиты выполнено устройство для механического перекрытия прохода воздуха через отрезки труб. 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к способу включения экранов кольцевой топки в пароводяной тракт котла с кольцевой топкой. Способ включения экранов кольцевой топки 1 в пароводяной тракт котла с кольцевой топкой 1 с принудительной циркуляцией включает подачу всей питательной воды первым ходом через экономайзер 5, расположенный в газоходе 4 котла, через нижние входные коллекторы 8 внутренних экранов 2 и через трубы всех внутренних экранов 2. Весь образовавшийся пар собирают в верхних сборных коллекторах 9 внутренних экранов 2, направляют весь собранный пар в верхних сборных коллекторах внутренних экранов 9 в нижние входные коллекторы 11 первой половины наружных экранов 3, далее его пропускают вторым ходом через трубы этой первой половины наружных экранов 3, далее весь пар собирают в верхние сборные коллекторы 12 этой первой половины наружных экранов 3, затем его подают в нижние входные коллекторы второй половины наружных экранов 3 и далее пропускают его третьим ходом через трубы второй половины наружных экранов 3, после чего весь пар собирают в верхние сборные коллекторы 15 второй половины наружных экранов 3 и далее направляют в последующие поверхности нагрева котла. Изобретение направлено на повышение тепловой и гидравлической надежности работы пароводяного тракта котла с кольцевой топкой с принудительной циркуляцией при умеренном его гидравлическом сопротивлении. 2 ил.

Изобретение относится к способу контактного теплообмена и котлу водогрейному для осуществления способа. Способ контактного теплообмена, включающий теплообмен между газообразными продуктами сгорания топлива и поверхностью жидкости, при котором теплообмен организуют путем контакта теплового поля факела с водой в капельном состоянии посредством первичного аккумулирования всей энергии факела в испарении капель части воды в объеме ~4,7% от суммарной массы нагреваемой воды и последующего интенсивного энергообмена образовавшейся парогазовой смеси адгезионно-конденсационным теплообменом с каплями основной массы воды в объеме ~94,3%. Котел водогрейный для осуществления способа включает горелочное устройство, устройство подачи питательной воды, камеру сгорания, которая содержит камеру смешения, завихритель, камеру орошения, сепаратор-водоотделитель. Изобретение направлено на интенсификацию теплообмена с повышением КПД котла. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно - к области средств генерирования тепловой энергии, и может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве, жилищно-коммунальном хозяйстве, на транспорте и других областях техники. Техническим результатом является упрощение конструкции. Пиролизный котел с верхним слоевым сжиганием топлива содержит корпус, дверцу для загрузки топлива, загрузочный бункер, герметичный сверху и ограниченный снизу колосниковой решеткой, теплообменник, располагаемый за загрузочным бункером. При этом в полости загрузочного бункера производится сжигание топлива. Воздух для сжигания топлива подается по воздуховодам, установленным на разных уровнях загрузочного бункера, и вводится в загрузочный бункер по соплам, установленным в каждом воздуховоде. При этом перед соплами в каждом воздуховоде установлены заслонки. Воздуховоды загрузочного бункера сведены в коллектор, располагаемый на задней стороне котла. При этом, воздуховод, установленный на верхнем уровне загрузочного бункера, имеет разветвление: одно из разветвлений соединено с коллектором, а другое - с дымо-отводящим каналом, в каждом разветвлении воздуховода загрузочного бункера установлена заслонка. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к котлам наружного размещения с дутьевой горелкой. Котел наружного размещения состоит из теплогидроизолированного корпуса 1, внутри которого установлен трехходовой теплообменник 2 с наружной поверхностью 7 третьего хода, выполненной без тепловой изоляции, дутьевая горелка 3, расположенная соосно с трехходовым теплообменником 2, дымоотводящий патрубок 4, на котором смонтирована дымовая труба 5. Теплогидроизолированный корпус 1 содержит также воздухозаборную решетку 6. На неизолированную наружную поверхность 7 теплообменника по винтовой спирали навита по меньшей мере одна газовая подводка 8, выполненная из гибкой гофрированной тонкостенной трубы. Изобретение направлено на дополнительный подогрев газа, поступающего на сгорание, снижение расхода газа. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к установкам промысловой подготовки нефти для нагрева нефтяной продукции скважин и воды с использованием тепла, полученного при сгорании природного, попутного нефтяного газа или их смеси. Способ использования органического цикла Ренкина (ORC-модуля) для обеспечения тепловой энергией объектов установки промысловой подготовки нефти заключается в том, что для нагрева сырой нефти, товарной нефти, воды для установки обессоливания и обезвоживания, а также воды для бытовых нужд в термомасляном котле, путем сжигания природного или попутного нефтяного газа, нагревают промежуточный теплоноситель, направляют его в установку на основе органического цикла Ренкина для нагрева рабочей жидкости до парообразного состояния, нагревают им охлажденную воду, поступившую в установку на основе органического цикла Ренкина с объектов установки промысловой подготовки нефти, направляя обратно уже нагретую воду по циклическому контуру, и, кроме того, направляют пар горячей рабочей жидкости на колесо турбины установки на основе органического цикла Ренкина, приводящей в действие электрогенератор для выработки электроэнергии. Изобретение направлено на повышение степени надежности обеспечения тепловой энергией объектов установки промысловой подготовки нефти. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в отоплении жилых и производственных помещений. Согласно изобретению межперегородочные призматические каналы камеры приема инфракрасного солнечного излучения имеют по одному оконному перекрытию, причем оконные перекрытия установлены в потолочных и подовых окнах поочередно в шахматном порядке, при этом поверхности облучения перегородок и перекрытий обращены во внутрь каналов с перекрытиями в подовых окнах, а поверхности теплоотдачи перегородок и перекрытий обращены во внутрь каналов с перекрытиями в потолочных окнах, фронтовая стена резервуара и задняя стена бассейна гелионагревателя оснащены верхними и нижними окнами циркуляции теплоносителя, причем верхние окна примыкают к потолочному окну бассейна и соединены между собой верхними каналами, а нижние окна примыкают к подовым перекрытиям резервуара и бассейна и соединены между собой нижними каналами, перфорированная перегородка установлена параллельно подовому перекрытию бассейна с примыканием к его боковым стенам и задней стене между нижними и верхними окнами циркуляции теплоносителя, электронагреватель установлен между подовым перекрытием резервуара и коробом подвода греющего агента. Изобретение повышает эффективность нагрева теплоносителя. 8 ил.

Наверх