Отопитель и теплообменник, обеззараживающий воздух

Изобретение относится к области энергетики. Отопитель включает кожух, вентилятор, горелку и теплообменник с корпусом, установленный относительно кожуха с зазором для прохода воздуха, теплообменник выполнен с по меньшей мере одним каналом внутри корпуса теплообменника для прохода, нагревания и обеззараживания воздуха, а элементы канала направляют поток воздуха на стенку канала, нагреваемую горелкой. Канал внутри корпуса теплообменника для прохода, нагревания и обеззараживания воздуха выполнен зигзагообразным, при этом каждое предшествующее колено канала направляет поток воздуха на стенку последующего колена, нагреваемую горелкой. Отопитель включает кожух цилиндрической формы и расположенные в кожухе последовательно и осесимметрично вентилятор, горелку и теплообменник с корпусом в виде цилиндра с осесимметричным отверстием в торцевой стенке для горелки, располагаемой внутри корпуса, и отверстиями на периферии торцевой стенки для входа воздуха в каналы, а на периферии противоположной торцевой стенки корпуса с отверстиями для выхода нагретого и обеззараженного воздуха, при этом пропускная способность каналов внутри корпуса теплообменника превышает пропускную способность зазора между кожухом и корпусом теплообменника более чем в 10 раз. Изобретение позволяет прогрет микрокапли в процессе прохождения потока воздуха через теплообменник до температуры, превышающей температуру денатурации белков и нуклеотидов патогенных микробов. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к устройствам для обработки воздуха в помещениях.

Предшествующий уровень техники

Известны отопители, использующие горелку и теплообменник для нагрева прокачиваемого воздуха. Наиболее близким аналогом заявленного отопителя является отопитель, раскрытый в патенте РФ 2647014 от 04.12.2020, включающий кожух, вентилятор, горелку и теплообменник, установленный относительно кожуха с зазором для прохода нагреваемого воздуха. В этом известном отопителе вся масса воздуха прокачивается через отопитель в промежутке между отопителем и кожухом отопителя. При этом поток воздуха нагревается только со стороны наружной стенки корпуса отопителя, что уже предполагает сравнительно небольшой нагрев воздуха, недостаточный для испарения содержащихся в воздухе микрокапель, являющихся носителями инфекции.

Использование тепла для обеззараживания воздуха раскрыто в ряде изобретений, например, в патенте РФ №44251 от 10.03.2005, патенте США US4661126 от 28.04.1987 и патенте США US7332140 от 19.02.2008. Вместе с тем, в этих известных технических решениях не решена проблема прогрева микрокапель, в составе которых распространяются патогены, до температуры, превышающей температуру денатурации белков и нуклеотидов патогенных микробов.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является теплообменник, обеззараживающий воздух, раскрытый в патенте США US 373762605.06.1973, состоящий из корпуса и канала для прохода, нагревания и обеззараживания воздуха внутри корпуса, проходящего внутри корпуса вдоль винтовой линии, охватывающей часть внутреннего пространства корпуса, занимаемого источником тепла. Вместе с тем, в этом известном техническом решении также не решается проблема прогрева микрокапель, в составе которых распространяются патогены. Микрокапли, находящиеся в центральной части потока внутри канала частично испаряются, снижая при этом температуру своего нагрева и сохраняя ее ниже температуры денатурации белков и нуклеотидов патогенных микробов, находящихся в микрокаплях.

Заявляемое изобретение направлено на обеспечение обеззараживания патогеннов, достигаемого прогревом микрокапель в процессе прохождения потока воздуха через теплообменник до температуры, превышающей температуру денатурации белков и нуклеотидов патогенных микробов.

Раскрытие изобретения

Технический результат, достигаемый при использовании заявленного изобретения, заключается в прогреве микрокапель в процессе прохождения потока воздуха через теплообменник до температуры, превышающей температуру денатурации белков и нуклеотидов патогенных микробов. Прогрев микрокапель обеспечивается в следствие контакта микрокапель с поверхностями, нагретыми до температуры, гарантирующей испарение соприкасающихся с ними микрокапель и последующую денатурацию белков и нуклеотидов патогенных микробов.

Указанные технические результаты достигаются в отопителе, включающем кожух, вентилятор, горелку и теплообменник с корпусом, установленный относительно кожуха с зазором для прохода воздуха, и, по меньшей мере, один канал внутри корпуса теплообменника для прохода, нагревания и обеззараживания воздуха, при этом элементы канала направляют поток воздуха на стенку канала, нагреваемую горелкой.

Расположенная внутри корпуса теплообменника жаровая труба горелки может быть выполнена в виде глухого цилиндра с боковой поверхностью, перфорированной для выхода продуктов сгорания.

Зазор для прохода воздуха, забираемого из окружающей среды, между кожухом и корпусом теплообменника необходим для предотвращения сильного нагрева кожуха, ограждающего теплообменник. При этом забираемый из окружающей среды воздух может сначала проходить к вентилятору между кожухом и корпусом теплообменника, а затем поступать в канал внутри корпуса теплообменника для нагревания и обеззараживания.

В другом варианте конструкции отопителя воздух из окружающей среды одновременно подается в канал внутри корпуса теплообменника и в зазор между кожухом и корпусом теплообменника. При этом пропускная способность канала или каналов внутри корпуса теплообменника может на порядок превосходить пропускную способность зазора между кожухом и корпусом теплообменника.

Канал внутри корпуса теплообменника для прохода, нагревания и обеззараживания воздуха может быть выполнен зигзагообразны, при этом каждое предшествующее колено (элемент) канала направляет поток воздуха на стенку следующего колена, нагреваемую горелкой.

Отопитель включает кожух цилиндрической формы и расположенные в кожухе последовательно и осесимметрично вентилятор, горелку и теплообменник с корпусом в виде цилиндра с осесимметричным отверстием в торцевой стенке для горелки, располагаемой внутри корпуса, и отверстиями на периферии торцевой стенки для входа воздуха в каналы, а на периферии противоположной торцевой стенке корпуса с отверстиями для выхода нагретого и обеззараженного воздуха, при этом пропускная способность каналов внутри корпуса теплообменника превышает пропускную способность зазора между кожухом и корпусом теплообменника более, чем 10 раз.

Другим вариантом конструкции каждого канала может быть его выполнение в виде патрубка с завихрителем (элементом канала) или несколькими завихрителями (элементами) внутри для направления микрокапель, испытывающих центробежное ускорение, к стенке патрубка, нагреваемой горелкой.

Еще один вариант конструкции канала раскрыт в описании теплообменника, приведенном ниже.

Указанные технические результаты достигаются в теплообменнике, обеззараживающем воздух, с корпусом, нагреваемым горелкой, расположенной внутри корпуса, и, по меньше мере, одним каналом внутри корпуса для прохода, нагревания и обеззараживания воздуха, при этом в стенке корпуса выполнено отверстие для горелки, и отвода продуктов сгорания, а каждый канал включает, по меньшей мере, два патрубка, вставленных один в другой с зазором, соединенных своими торцами со стенкой корпуса, выполненной с отверстием для входа воздуха из вне корпуса в первый патрубок, выполненный с глухой торцевой стенкой, обращенной внутрь второго патрубка, и отверстиями в цилиндрической стенке для прохода, поступающего в первый патрубок воздуха, во второй патрубок c нагреваемой горелкой цилиндрической стенкой и соединенный со стенкой корпуса, выполненной с отверстием для выхода вне корпуса нагретого и обеззараженного воздуха.

Корпус теплообменника может быть выполнен в виде цилиндра с отверстиями в торцевой стенке: осесимметричным корпусу для горелки и на периферии торцевой стенки для входа воздуха из вне корпуса в первые патрубки каналов, при этом вторые патрубки каналов могут быть соединены с отверстиями в противоположной торцевой стенке цилиндра для выхода вне корпуса нагретого и обеззараженного воздуха.

Каждый канал для прохода, нагревания и обеззараживания воздуха может проходить внутри корпуса вдоль винтовой линии, охватывающей часть внутреннего пространства корпуса, занимаемого горелкой. Тем самым увеличивается поверхность каждого канала, нагреваемая горелкой.

Каждый канал может включать третий патрубок с торцевыми стенками, охватывающий с зазором часть второго патрубка, вставленную в отверстие торцевой стенки третьего патрубка и выполненную с отверстиями в цилиндрической стенке для прохода воздуха в третий патрубок c цилиндрической стенкой, нагреваемой горелкой, соединенный со стенкой корпуса, выполненной с отверстием для выхода вне корпуса нагретого и обеззараженного воздуха.

Последний из патрубков (например, четвертый) каждого канала, может охватывать с зазором часть предшествующего патрубка, вставленную в отверстие торцевой стенки последнего патрубка и выполненную с отверстиями в цилиндрической стенке для прохода воздуха в последний патрубок, соединенный своим торцом со стенкой корпуса, выполненной с отверстием для выхода нагретого и обеззараженного воздуха из последнего патрубка.

Отверстия в цилиндрических стенках патрубков каждого канала могут быть выполнены с формирователями струй пара, например, в виде колец или лепестков, примыкающих к отверстиям с наружной стороны патрубков каналов, направляющих струи пара на внутреннюю поверхность горячей стенки следующего патрубка канала.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 и фиг. 2 показан отопитель с теплообменником, обеззараживающим нагреваемый воздух.

Осуществление изобретения

Отопитель, показанный на фиг. 1 и фиг. 2, включает кожух 1, вентилятор 2, горелку с жаровой трубой 3 и теплообменник с корпусом 4, установленный относительно кожуха 1 с зазором для прохода воздуха, и шесть каналов 5 внутри корпуса 4 теплообменника для прохода, нагревания и обеззараживания воздуха. Стенки корпуса 4 теплообменника и каналов 5 нагреваются горелкой до температуры около 600°С. Зазор между кожухом 1 и корпусом 4 теплообменника необходим для предотвращения чрезмерного нагревания кожуха и, соответственно, воздуха и предметов, окружающих теплообменник.

Каждый канал 5 состоит из четырех патрубков (элементов канала) 6, 7, 8 и 9, вставленных один в другой с зазором. Каждый из патрубков 6 и 7 соединен своими торцом с торцевой стенкой корпуса 4 с отверстием для входа воздуха из вне корпуса в первый патрубок 6, выполненный с глухой торцевой стенкой, обращенной внутрь второго патрубка 7 и отверстиями 10 в цилиндрической стенке для прохода воздуха из первого патрубка 6 к цилиндрической стенке второго патрубка 7, нагреваемой непосредственно жаровой трубой 3 горелки.

Третий патрубок 8 выполнен с торцевой стенками, охватывает с зазором часть второго патрубка 7, вставленную в отверстие торцевой стенки третьего патрубка 8 и выполненную с отверстиями 11 в цилиндрической стенке для прохода воздуха к цилиндрической стенке третьего патрубка нагреваемой непосредственно жаровой трубой 3 горелки.

Последний четвертый патрубок 9 каждого канала охватывает с зазором часть предшествующего третьего патрубка 8, вставленную в отверстие торцевой стенки четвертого патрубка 9 и выполненную с отверстиями 12 в цилиндрической стенке для прохода воздуха к цилиндрической стенке четвертого патрубка 9, нагреваемой непосредственно жаровой трубой 3 горелки и соединенной своим торцом с торцевой стенкой корпуса 4 теплообменника, выполненной с отверстием для выхода нагретого и обеззараженного воздуха из четвертого патрубка 9 каждого канала теплообменника, а затем и из отопителя.

Пропускная способность шести каналов внутри корпуса теплообменника на порядок превосходить пропускную способность зазора между кожухом и корпусом теплообменника.

1. Отопитель, включающий кожух, вентилятор, горелку и теплообменник с корпусом, установленный относительно кожуха с зазором для прохода воздуха, отличающийся тем, что теплообменник выполнен с по меньшей мере одним каналом внутри корпуса теплообменника для прохода, нагревания и обеззараживания воздуха, а элементы канала направляют поток воздуха на стенку канала, нагреваемую горелкой.

2. Отопитель по п. 1, отличающийся тем, что канал внутри корпуса теплообменника для прохода, нагревания и обеззараживания воздуха выполнен зигзагообразным, при этом каждое предшествующее колено канала направляет поток воздуха на стенку последующего колена, нагреваемую горелкой.

3. Отопитель по п. 1, отличающийся тем, что включает кожух цилиндрической формы и расположенные в кожухе последовательно и осесимметрично вентилятор, горелку и теплообменник с корпусом в виде цилиндра с осесимметричным отверстием в торцевой стенке для горелки, располагаемой внутри корпуса, и отверстиями на периферии торцевой стенки для входа воздуха в каналы, а на периферии противоположной торцевой стенки корпуса с отверстиями для выхода нагретого и обеззараженного воздуха, при этом пропускная способность каналов внутри корпуса теплообменника превышает пропускную способность зазора между кожухом и корпусом теплообменника более чем в 10 раз.

4. Отопитель по п. 1, отличающийся тем, что расположенная внутри корпуса теплообменника жаровая труба горелки выполнена в виде глухого цилиндра с боковой поверхностью, перфорированной для выхода продуктов сгорания.

5. Теплообменник, обеззараживающий воздух, с корпусом, нагреваемым источником тепла, располагаемым внутри корпуса, и по меньшей мере одним каналом для прохода, нагревания и обеззараживания воздуха внутри корпуса, отличающийся тем, что в стенке корпуса выполнено отверстие для горелки и отводов продуктов сгорания, а канал включает по меньшей мере два патрубка, вставленных один в другой с зазором, соединенных своими торцами со стенкой корпуса, выполненной с отверстием для входа воздуха в первый патрубок, выполненный с глухой торцевой стенкой и отверстиями в цилиндрической стенке для прохода поступающего в первый патрубок воздуха во второй патрубок, соединенный со стенкой корпуса, выполненной с отверстием для выхода нагретого и обеззараженного воздуха.

6. Теплообменник по п. 5, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде цилиндра с отверстиями в торцевой стенке, осесимметричными корпусу для горелки, располагаемой внутри цилиндра, и на периферии торцевой стенки для входа воздуха в первые патрубки каналов, при этом вторые патрубки каналов соединены с отверстиями в противоположной торцевой стенке цилиндра для выхода нагретого и обеззараженного воздуха.

7. Теплообменник по п. 5, отличающийся тем, что каждый канал для прохода, нагревания и обеззараживания воздуха проходит внутри корпуса вдоль винтовой линии, охватывающей часть внутреннего пространства корпуса, занимаемого горелкой.

8. Теплообменник по п. 5, отличающийся тем, что каждый канал включает третий патрубок с торцевыми стенками, охватывающий с зазором часть второго патрубка, вставленную в отверстие торцевой стенки третьего патрубка и выполненную с отверстиями в цилиндрической стенке для прохода воздуха в третий патрубок c цилиндрической стенкой, нагреваемой горелкой, соединенный со стенкой корпуса, выполненной с отверстием для выхода вне корпуса нагретого и обеззараженного воздуха.

9. Теплообменник по п. 5, отличающийся тем, что последний из патрубков каждого канала, охватывающий с зазором часть предшествующего патрубка, вставленную в отверстие торцевой стенки последнего патрубка и выполненную с отверстиями в цилиндрической стенке для прохода воздуха в последний патрубок, соединен своим торцом со стенкой корпуса, выполненной с отверстием для выхода нагретого и обеззараженного воздуха из последнего патрубка.