Устройство для нагрева воздуха

Изобретение относится к теплоэнергетическим устройствам, в частности к устройствам для нагрева воздуха, и преимущественно может быть использовано для подогрева свежего приточного воздуха в системах вентиляции и автономного воздушного отопления зданий и сооружений, в том числе для подогрева приточного воздуха, подаваемого на проветривание шахт, а также для подогрева воздуха, газа или сушащего агента в системах технологического нагрева и сушки. Устройство для нагрева воздуха содержит корпус с экранами с расположенной в нем пламенной насадкой горелки предварительного смешивания, соединенной с камерой сгорания, открытой для выхода продуктов сгорания на противоположной от горелки стороне, и соединенной при помощи газовоздуховода с устройством подготовки газовоздушной смеси горелки, состоящего из смесителя, устройства регулирования подачи газа, устройства регулирования подачи воздуха, приводов устройств регулирования подачи газа и воздуха, вентилятора подачи воздуха на горение. При этом в пламенной насадке установлен щелевой стабилизатор горения с отогнутыми лепестками-завихрителями, формирующий интенсивное вихревое пламя, сформированное из микрофакелов, а под стабилизатором горения располагается выравниватель потока, состоящий из двух параллельных перфорированных пластин, и волокнистого жаропрочного заполнителя в зазоре между ними, выполняющего функцию огнепреградителя против проскока пламени, при этом для сигнализации о проскоке пламени в этом слое располагается датчик температуры. Технический результат заявленного изобретения заключается в значительном повышении качества сгорания газа и повышении экологичности устройства, а именно: снижении концентрации в нагреваемом воздухе вредных выбросов CO и NOх; в снижении аэродинамического сопротивления устройства и уменьшении расхода электроэнергии на перемещение воздуха; повышении теплоэнергетической эффективности; снижении температуры поверхностей и тепловой нагрузки на металл элементов горелки; повышении эксплуатационной надёжности и увеличении срока службы устройства; повышении технологичности и экономичности изготовления; уменьшении металлоёмкости и габаритов устройства. 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Изобретение относится к теплоэнергетическим устройствам и, в частности, к устройствам для нагрева воздуха, и преимущественно может быть использовано для подогрева свежего приточного воздуха в системах вентиляции и автономного воздушного отопления зданий и сооружений, в том числе для подогрева приточного воздуха, подаваемого на проветривание шахт, а также для подогрева воздуха, газа или сушащего агента в системах технологического нагрева и сушки.

Устройство также может использоваться в качестве подогревателя как часть приточной или приточно-вытяжной системы – совместно с внешними устройствами для перемещения воздуха и другими системами, и устройствами, в качестве передвижных установок, а также в качестве печи либо сушильной установки.

Из патента RU 2137051 известен воздухонагреватель, содержащий многофакельную беспламенную горелку с насадком, обрамляющим керамическую излучающую панель горелки, камеру смешения продуктов сгорания со вторичным воздухом, расположенную вокруг камеры дожига, при этом камера дожига образована вышеуказанным насадком, а камера смешения является тепловым экраном.

Недостатками данного технического решения является применение инжекционных смесителей, приводящих к недостаточно полному смешению газа и воздуха, результатом которого является повышенное содержание вредных выбросов СО и NO_х в нагреваемом воздухе (содержание NO₂ на уровне 0,7 мг/м³ и выше, что превышает требования нормативов, устанавливающие содержание NO₂ на уровне не выше 30% ПДК воздуха рабочей зоны), а также увеличение габаритов и веса изделия, трудность реализации нагревателей большой мощности и малый диапазон регулирования мощности горелки. Так же горение в керамических тоннелях разогревает керамику до высокой температуры, что приводит к неоправданному повышению температуры горения и повышенному образованию NO_x. Разрушение керамических тоннелей, нагревающихся до высокой температуры, приводит к повышению концентрации токсичных продуктов неполного сгорания газа (CO и NOx) в воздухе, подаваемом в систему воздушного отопления. При этом диагностирование состояния керамических тоннелей весьма затруднено, так как требуется периодическая остановка и охлаждение агрегата для его частичной разборки и осмотра с использованием специального оборудования.

В патенте US 5622491 раскрыто техническое решение для прямого нагрева приточного воздуха, которое содержит смесительный воздухонагреватель с горелочным устройством, установленным в потоке нагреваемого воздуха. Нагрев воздуха осуществляют в смесительном воздухонагревателе продуктами сгорания газовоздушной смеси. Способ направлен на достижение минимальной эмиссии вредных выбросов, прежде всего оксидов азота и монооксида углерода, и реализуется с помощью газовой горелки, работа которой основана на организации струйно-факельного сжигания предварительно подготовленной смеси газа и воздуха, и при рециркуляции дымовых газов. Устройство состоит из газовой горелки, снабженной соединением для подачи смеси горючего газа и воздуха для горения, и блока горелки, содержащего множество пакетов металлических пластин, содержащих между этими пластинами деформированные (гофрированные) пластины, при этом стопки пластин горелки разделены твердым наполнителем, и указанные пластины с их основными поверхностями параллельны направлению потока газо-воздушной смеси, причем для каждого пакета направление потока газо-воздушной смеси от проточных каналов, ограниченных указанной деформированной пластиной и указанными плоскими пластинами, является одинаковым. Для усиления сгорания, которое происходит в камере сгорания, блок горелки создает отдельные противоположно направленные потоки. Предварительно подготовленная газовоздушная смесь (со значительным коэффициентом избытка расхода воздуха 1,6÷1,7) подается через щелевые сопла вихревого стабилизатора горения, и сгорает с низким содержанием вредных выбросов. При этом достигается относительно низкая температура пламени, соответственно и температура образующихся продуктов сгорания также значительно снижается по сравнению со стехиометрическим сжиганием. Для снижения до минимума концентрации оксидов азота и оксида углерода в дымовых газах, поддерживается определенное соотношение между количеством газа и воздуха для горения.

Недостатками данного технического решения является сложность в изготовлении профилированных пластин аэродинамического стабилизатора горения, и как следствие, высокая себестоимость стабилизатора горения и всего устройства в целом, при этом, технологическая необходимость изготавливать их из тонкого листового металла может привести к их прогоранию и преждевременному выходу из строя. Возможность проскока пламени под поверхность стабилизатора горения, что может привести к хлопку – воспламенению горючей смеси в газо-воздуховоде (канале транспортировки подготовленной газо-воздушной смеси) и к прогоранию его стенок. Недостаточно высокая надежность горелки, вследствие локального перегрева металла горелочного тоннеля в месте контакта с пламенем, что может приводить к прогоранию стенок тоннеля и выхода горелки из строя.

Из патента RU 2680283 известно устройство для нагрева воздуха, содержащее корпус с расположенным в нем теплообменником радиационно-конвективного типа, автоматизированную горелку, оснащённую цилиндрической пламенной насадкой, и элементы обтекания. Теплообменник соединен с горелкой и предназначен для осуществления процесса теплообмена и передачи тепла сгорания топлива нагреваемому воздуху. Теплообменник включает в себя камеру сгорания обтекаемой формы и охватывающие её направляющие пластины, и конвективную часть, включающую в себя теплообменные элементы – широкие выпукло-вогнутые, широкие плоские гофрированные, цилиндрические или цилиндрические гофрированные, причем между широкими теплообменными элементами расположены вторичные теплообменные пластины, а также одну или несколько поворотных камер, дымовой коллектор, патрубки отвода конденсата и другие элементы. Для прокачивания нагреваемого воздуха или сушащего агента через устройство используется вентилятор или иное устройство для перемещения воздуха.

Недостатками устройства по патенту RU 2680283 являются необходимость устройства дымохода, а также продуцирование в теплообменнике при нагреве холодного приточного воздуха большого количества конденсата, необходимость его отвода и утилизации.

Заявляемое изобретение обеспечивает нагрев воздуха путём смешения его с продуктами сгорания с минимальным содержанием монооксида углерода (CO) и оксида азота (NO).

Устройство для нагрева воздуха обеспечивает минимальное содержание монооксида углерода (СО) в продуктах сгорания за счёт обеспечения гомогенности предварительно подготовленной газовоздушной смеси, а также минимальное содержанием оксидов азота (NOx) – за счёт применения следующих технологических приемов.

Газовоздушная смесь готовится с коэффициентом избытка воздуха 1.6÷2.0, работа со столь высоким коэффициентом избытка воздуха позволяет обеспечивать низкую температуру факела, что приводит к минимальному образованию в продуктах сгорания оксидов азота (NO_x).

Короткий интенсифицированный факел обеспечивает малое время пребывания продуктов сгорания в высокотемпературной зоне, что также минимизирует образование в продуктах сгорания оксидов азота (NO_x).

Инструментальными измерениями установлено, что содержание вредных примесей в нагретом в заявляемом устройстве воздухе, значительно ниже требуемых нормативами 30% от ПДК воздуха рабочей зоны, и при dT=10..70°С составляет:

- Оксида углерода (CO угарный газ) – на уровне 0,3÷2,0 мг/м³ (ПДК – 20 мг/м³);

- Диоксида азота (NO₂₎ – на уровне 0,07÷0,35 мг/м³ (ПДК – 2 мг/м³).

Таким образом, содержание оксидов азота (NO_x) снижается без специальных технологических приемов, таких как снижение температуры в зоне горения путём впрыска воды или водяного пара, рециркуляцией продуктов сгорания, многоступенчатым сжиганием топлива и т.п.

Применение принципа предварительного смешивания газа и воздуха позволяет уменьшить габариты изделия, а применение модульного принципа формирования горелки позволяет производить нагреватели большой мощности.

Включение в конструкцию горелки щелевого стабилизатора горения «бесконтактного типа» за счёт интенсивной вихревой турбулизации объёма горения, позволяет избежать локального нагрева элементов горелки и значительно увеличивает надёжность и общий ресурс изделия.

Использование системы выравнивания потока газовоздушной смеси по всей плоскости стабилизатора горения, применение огнепреградителя и конструктивное ограничение минимальной скорости потока газовоздушной смеси в каналах стабилизатора горения защищает горелку от проскока пламени под стабилизатор горения и в газовоздуховод, обеспечивает безопасность и повышает надежность, расширяет диапазон модуляции изделия.

Входящая в конструкцию горелки система воздушного охлаждения тоннеля горения позволяет избежать локального перегрева элементов горелки и увеличивает надёжность и общий ресурс изделия.

Простота диагностирования и обслуживания состояния горелки и камеры сгорания: для диагностики устройства не требуется специальное оборудование, достаточно визуального осмотра изделия.

Технический результат заявленного изобретения состоит в значительном повышении качества сгорания газа и повышении экологичности устройства, а именно: снижении концентрации в нагреваемом воздухе вредных выбросов CO и NO₂; в снижении аэродинамического сопротивления устройства и уменьшении расхода электроэнергии на перемещение воздуха; повышении теплоэнергетической эффективности; снижении температуры поверхностей и тепловой нагрузки на металл элементов горелки; повышении эксплуатационной надёжности и увеличении срока службы устройства; повышении технологичности и экономичности изготовления; уменьшении металлоёмкости и габаритов устройства.

Потребность в экономичных аппаратах с высоким КПД и с низкой эмиссией вредных выбросов достаточно велика и постоянно возрастает при современных требованиях минимизации расхода топлива и электроэнергии.

Технический результат достигается за счет конструктивного исполнения устройства для нагрева воздуха, которое содержит автоматизированную газовую горелку с предварительным смешиванием газа и воздуха, и корпус с расположенной в нем пламенной насадкой, соединённой с камерой сгорания.

Поставленная цель достигается тем, что в газовом воздухонагревателе газ сжигается в многофакельной горелке с предварительной подготовкой газовоздушной смеси, снабженной пластинчатым стабилизатором горения с большим количеством щелевых туннелей малого сечения с многолепестковым турбулизатором, осуществляющим интенсивное перемешивание объема сгораемой газовоздушной смеси.

При этом, для интенсификации горения, которое происходит в камере сгорания, стабилизатор горения формирует большое количество струй газовоздушной смеси, направленных встречно-параллельно, которые сгорают микрофакелами, при этом отличающийся тем, что вихревая турбулизацию пламени задаётся отдельными лепестками, являющимися продолжением разделительных пластин с противоположным направлением отдельных потоков.

Струйно-вихревая интенсификация процесса горения организована при помощи расположенных на пластинах пластинчато-щелевого стабилизатора горения отклоняющих лепестков-завихрителей, отклоняющих части истекающей газовоздушной смеси в виде струй и формирующих вихревую среду, что позволяет значительно снизить эмиссию вредных выбросов.

Пламенная насадка, конструктивно соединённая с камерой сгорания, предназначена для осуществления процесса сжигания газа и передачи тепла сгорания газа нагреваемому воздуху.

Камера сгорания образована элементами из листового металла, профилированными с образованием элементов компенсации тепловых расширений.

При этом, стабилизатор горения является передней стенкой камеры сгорания.

Проходя через устройство, воздух нагревается в результате смешивания с продуктами сгорания и путем конвективной теплопередачи от нагретых поверхностей камеры сгорания и вторичных теплообменных поверхностей.

Тепло, полученное при сгорании газа, частично передаётся нагреваемому воздуху путём смешивания с ним нагретых продуктов сгорания, а частично – передаётся нагреваемому воздуху конвективным путём: непосредственно от нагретых поверхностей камеры сгорания, а также от вторичных теплообменных элементов – экранных пластин из тонкого листового металла, расположенным с зазором от 20 до 50 мм на стенках корпуса, на которые переизлучается тепло от нагретой камеры сгорания.

Корпус содержит экранные пластины отражения тепла, излучаемого нагретыми элементами камерой сгорания.

Краткое описание чертежей.

Фиг. 1. Общий вид устройства для нагрева воздуха;

Фиг. 2. Общий вид секции стабилизатора горения пламенной насадки горелки;

Фиг. 3. Поперечный разрез стабилизатора горения пламенной насадки горелки;

Фиг. 4. Продольный разрез распределительного устройства пламенной насадки горелки;

Фиг. 5. Общий вид устройства нагрева воздуха по варианту 2;

Фиг. 6. Общий вид камеры сгорания по варианту 2 (вид в аксонометрии);

Фиг. 7. Общий вид камеры сгорания по варианту 3.

Фиг. 8. Общий вид устройства смешивания по варианту 2;

Фиг. 9. Общий вид устройства смешивания по варианту 3.

Устройство содержит смесительный воздухонагреватель с горелочным устройством, установленным в потоке нагреваемого воздуха.

Нагрев воздуха осуществляют в смесительном воздухонагревателе продуктами сгорания вихревой газовоздушной смеси.

Заявленное устройство для нагрева воздуха, показанное на фиг.1, содержит смесительный воздухонагреватель с пламенной насадкой горелочного устройства, установленной в потоке нагреваемого воздуха.

Воздухонагреватель состоит из корпуса (1) с экранами (13), внутри которого расположена камера сгорания (6), соединенная с пламенной насадкой (4) горелки предварительного смешивания с вихревым стабилизатором горения (5), и соединенного с насадкой при помощи газовоздуховода (7) устройства предварительной подготовки газовоздушной смеси, состоящего из смесителя (8), устройства регулирования подачи газа (9), устройства регулирования подачи воздуха (10), приводов устройств регулирования подачи газа и воздуха (11) и вентилятора подачи воздуха на горение (12).

Для прокачивания нагреваемого воздуха или сушащего агента через устройство может использоваться вентилятор (2), либо вентагрегат, тягодутьевая машина, компрессор, или же иное устройство для перемещения воздуха путём его нагнетания либо путём создания депрессии, а также эффекты, основанные на физических принципах – сила тяги, ветер и т.п.

Устройство также может использоваться совместно с иными внешними устройствами для перемещения воздуха, в качестве подогревателя как часть приточной или приточно-вытяжной системы, в составе печи или сушильной установки, совместно с другими системами или устройствами.

В устройстве применяются исключительно газовые горелки с предварительной подготовкой газовоздушной смеси, над поверхностью пламенной насадки горелки происходит процесс вихревого микрофакельного горения.

Применение газовой горелки с предварительной подготовкой газовоздушной смеси позволяет значительно повысить показатели экологичности работы устройства – значительное снижение количества вредных выбросов СО и NO_x в дымовых газах, а также добиться более равномерного распределения термической нагрузки на металл камеры сгорания, что позволяет повысить надёжность её работы, уменьшить габариты камеры сгорания и оптимизировать конструкцию нагревателя.

В качестве топлива для горелки используются различные газы: метан, пропан, бутан или их смеси, природный газ, в том числе попутный нефтяной газ, а также пиролизный газ, биогаз, коксовый газ с содержанием водорода.

Заявленное устройство для нагрева воздуха содержит корпус (1) с экранами (13), с расположенной в нем пламенной насадкой (4) горелки предварительного смешивания с камерой сгорания (6), и газо-воздуховод (7), соединяющий пламенную насадку (4) горелки и устройство подготовки газовоздушной смеси горелки, расположенные снаружи корпуса.

Устройство подготовки газовоздушной смеси состоит из смесителя (8), устройства регулирования подачи газа (9), устройства регулирования подачи воздуха (10), приводов устройств регулирования подачи газа и воздуха (11) и вентилятора подачи воздуха на горение (12).

На фиг. 2 и фиг.3 показано устройство вихревого стабилизатора горения пламенной насадки. Предварительно подготовленная газовоздушная смесь со значительным коэффициентом избытка расхода воздуха (1,6÷2,0) подается через щелевые сопла (14) вихревого стабилизатора горения, и сгорает с низким содержанием вредных выбросов.

Стабилизатор горения образован из пластин двух типов: прямых (15) и пластин с лепестками-завихрителями (16), изготовленных из листового металла толщиной s = 0,5 ÷ 5,0 мм и шириной h = 15 ÷ 40 мм, расположенных параллельно друг другу, с образованием щелевых сопел (14) за счёт формирования технологического зазора S2 = 0,5 ÷ 5,0 мм. Часть этих пластин снабжена одним или несколькими лепестками-завихрителями (16), отогнутыми на угол от 5 до 60 градусов от плоскости пластин и являющимися продолжением этих пластин.

Стабилизатор горения сконструирован таким образом, чтобы скорость газовоздушной смеси в щелевых соплах на минимальной мощности горелки не менее чем в 2 раза превышала скорость распространения пламени для используемой газовоздушной смеси.

При этом, конструктивное ограничение минимальной скорости потока газовоздушной смеси в каналах стабилизатора горения защищает горелку от проскока пламени под стабилизатор горения, обеспечивает безопасность и повышает надежность изделия.

Для интенсификации горения и снижения эмиссии вредных выбросов, используется струйно-вихревая интенсификация процесса горения, организованная при помощи расположенных на пластинах пластинчато-щелевого стабилизатора горения отклоняющих лепестков (16), отклоняющих части истекающей газовоздушной смеси в виде струй и формирующих вихревую среду;

Лепестки-завихрители могут располагаться как на каждой пластине, образующей щелевые сопла блока-стабилизатора, так и через одну или несколько пластин, лишенных лепестка-завихрителя.

При этом, наклонные лепестки-завихрители, расположенные на соседних рядах, располагаются зеркально-симметрично таким образом, чтобы обеспечивать формирование вихревых потоков газовоздушной смеси, истекающей через щелевые сопла (14).

При этом, для уменьшения нагрева торцевых стенок камеры сгорания, около последних щелевых сопел блока стабилизатора горения располагаются пластины с широкими отбойными лепестками (17), отогнутыми на угол от 5 до 30 градусов от плоскости пластин, и отклоняющими поток газовоздушной смеси от торцевых стенок камеры сгорания, при этом ширина отбойных лепестков равна ширине щелевого сопла.

На фиг.4 показано устройство выравнивателя потока газовоздушной смеси, располагаемого в пламенной насадке (4) до стабилизатора горения (5) (по ходу смеси) на расстоянии 10÷50 мм от него.

Выравниватель потока состоит из двух перфорированных пластин (18) из тонкого листового металла, установленных параллельно друг другу и параллельно плоскости стабилизатора, с технологическим зазором между ними 10÷40 мм, при этом зазор заполняется разреженным воздухопроницаемым материалом (19) из металлических волокон (проволочная путанка), выполняющим функцию огнепреградителя против проскока пламени. Для сигнализации о проскоке пламени в этом слое располагается датчик температуры.

Использование выравнивателя приводит к равномерности распределения потока газовоздушной смеси по всей поверхности стабилизатора горения, это позволяет расширить диапазон регулирования горелки и устраняет риск проскока пламени через щелевой стабилизатор горения.

Применение огнепреградителя защищает горелку от проскока пламени в газо-воздуховод, повышает надежность и обеспечивает безопасность эксплуатации изделия.

Входящая в конструкцию горелки система воздушного охлаждения тоннеля горения позволяет избежать локального перегрева элементов горелки и увеличивает надёжность и общий ресурс изделия.

Для компенсации термических напряжений в элементах, образующих камеру сгорания (5), возникающих вследствие её нагрева, и преждевременного выхода её из строя, форма этих элементов сформирована таким образом, чтобы направленные деформации при нагреве нивелировали эффект термического расширения металла.

Поскольку тепло, полученное при сгорании газа, нагревает камеру сгорания и переизлучается от неё в окружающее пространство, для снижения потерь тепла от корпуса устройства в окружающую среду предусматриваются экранирующие элементы (13) из тонкого листового металла.

Часть воздуха при проходе через устройство соприкасается с нагретыми поверхностями экранов и нагревается от них путём конвективной теплопередачи.

Для повышения эффективности снятия тепла с экранов они монтируются на расстоянии от 15 до 100 мм от внутренних поверхностей корпуса таким образом, чтобы проходящий через устройство воздух мог частично проходить и за экранами.

Таким образом, экранные элементы, нагреваемые при помощи лучистой теплопередачи от нагретых поверхностей камеры сгорания, одновременно являются и вторичными теплообменными элементами, передавая полученное тепло нагреваемому воздуху и снижая, таким образом, потери тепла в окружающее пространство и повышая КПД устройства в целом.

Другим вариантом исполнения устройства подготовки газовоздушной смеси является конструктивное решение, показанное на фиг. 8, отличающееся тем, что в устройстве подготовки смеси смеситель газа и воздуха (8) располагается до вентилятора подачи воздуха на горение (12).

Ещё одним вариантом исполнения устройства подготовки газовоздушной смеси является конструктивное решение, показанное на фиг. 9, отличающееся тем, что в устройстве подготовки смеси смеситель газа и воздуха (8) располагается до вентилятора подачи воздуха на горение (12), а для регулирования расхода воздуха используется изменение частоты вращения вентилятора подачи воздуха на горение, при этом необходимое соотношение газа и воздуха обеспечивается устройством регулирования расхода газа (9), привод (11) которого может быть пневматическим либо электромеханическим, а управляющий регулятор (21) – пневматическим либо электронным.

Вторым вариантом изготовления заявленного устройства является конструктивное решение, показанное на фиг.5 и фиг.6, с применением камеры сгорания (6), имеющей в продольном сечении форму вытянутой заострённой капли, образованной двумя выпуклыми элементами из тонкого листового жаропрочного металла, при этом, эти элементы могут быть сформированы с использованием одного или несколько образующих радиусов, либо как многогранный эквивалент этой же формы, а торцевые поверхности камеры сгорания также выполняются из тонкого листового металла и располагаются параллельно друг другу и направлению потока нагреваемого воздуха).

При этом, устройство по данному варианту отличается тем, что для выпуска продуктов сгорания в поток нагреваемого воздуха, один или оба выпуклые элементы камеры сгорания содержат, вдоль их задней кромки (по потоку нагреваемого воздуха), не менее одного ряда отверстий (20), а внутри камеры сгорания, со смещением к её началу, располагается цилиндрическая пламенная насадка (4) горелки предварительного смешивания, изготавливаемая из тонкого жаропрочного листового металла, при этом в качестве стабилизатора горения (5) используется щелевая перфорация пламенной насадки.

Для улучшения качества сгорания, повышения стабильности работы горелки и расширения диапазона модуляции, перфорированная зона пламенной насадки (стабилизатор горения) может покрываться тканым материалом из жаростойких металлических волокон.

Третьим вариантом изготовления заявленного устройства является показанное на фиг.7 конструктивное решение с применением камеры сгорания закрытого типа вытянутой обтекаемой формы, отличающееся тем, что выпуклые образующие элементы камеры сгорания содержат не менее одного ряда отверстий (20) для выпуска в поток продуктов сгорания, и которые располагаются вдоль задней кромки камеры сгорания (по потоку нагреваемого воздуха), при этом пламенная насадка (4) соединена с камерой сгорания (6), а стабилизатор горения (5) пламенной насадки изготовлен из тонкого жаропрочного листового металла с щелевой перфорацией, в форме сегмента цилиндра либо как его многогранный эквивалент, и является передней стенкой камеры сгорания, при этом перед стабилизатором горения располагается выравниватель потока 18.

Заявленное устройство работает следующим образом. При включении газовой горелки предварительного смешивания с пламенной насадкой (4), стабилизатор горения (5) которой расположен в камере сгорания (4), с использованием газа в качестве топлива, над поверхностью струйно-вихревого стабилизатора пламенной насадки происходит процесс интенсивного микрофакельного горения с относительно низкой температурой – 950..1250°С, что, в совокупности с малым временем нахождения продуктов сгорания в зоне с высокой температурой, обеспечивает минимальное содержание вредных примесей CO и NO_x в продуктах сгорания и в нагреваемом воздухе.

Полностью догоревшие продукты сгорания газа из камеры сгорания поступают в поток нагреваемого воздуха, где и смешиваются с ним, передавая ему своё тепло.

Окончательное перемешивание осуществляется в вентиляторе (2) подачи нагреваемого воздуха, если он установлен после воздухонагревателя, либо при движении по воздуховодам системы воздухораспределения (3).

Бόльшая часть тепла, полученного при сгорании газа, передаётся нагреваемому воздуху путём смешивания непосредственно с продуктами сгорания, а меньшая часть – нагревает стенки камеры сгорания и переизлучается от них на экранные поверхности корпуса устройства, откуда также передается нагреваемому воздуху конвективным путём.

Широкий диапазон регулирования газовой горелки – от 1:5 до 1:10, и широкий диапазон мощностей воздухонагревателей, позволяет использовать устройство практически во всех устройствах нагрева воздуха – для целей отопления, подогрева приточного воздуха и технологического нагрева.

Таким образом, предлагаемая конструкция воздухонагревателя позволяет эффективно применять его в системах отопления, приточной вентиляции и системах технологического нагрева.

1. Устройство для нагрева воздуха, содержащее корпус с экранами с расположенной в нем пламенной насадкой горелки предварительного смешивания, соединенной с камерой сгорания, открытой для выхода продуктов сгорания на противоположной от горелки стороне и соединенной при помощи газовоздуховода с устройством подготовки газовоздушной смеси горелки, состоящего из смесителя, устройства регулирования подачи газа, устройства регулирования подачи воздуха, приводов устройств регулирования подачи газа и воздуха, и вентилятора подачи воздуха на горение, при этом в пламенной насадке установлен щелевой стабилизатор горения с отогнутыми лепестками, формирующий интенсивное вихревое пламя, сформированное из микрофакелов, при этом под стабилизатором располагается распределитель потока, состоящий из двух параллельных перфорированных пластин и волокнистого жаропрочного заполнителя в зазоре между ними, выполняющего функцию огнепреградителя против проскока пламени, при этом для сигнализации о проскоке пламени в этом слое располагается датчик температуры.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в устройстве подготовки газовоздушной смеси смеситель газа и воздуха располагается до вентилятора подачи воздуха на горение.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в устройстве подготовки газовоздушной смеси смеситель газа и воздуха располагается до вентилятора подачи воздуха на горение, а для регулирования расхода воздуха используется изменение частоты вращения вентилятора подачи воздуха на горение, при этом необходимое соотношение газа и воздуха обеспечивается приводом регулирования расхода газа.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что привод регулирования расхода газа является пневматическим.

5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что привод регулирования расхода газа является электромеханическим.

6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что управляющий регулятор является электронным.

7. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что управляющий регулятор является пневматическим.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что камера сгорания выполнена закрытого типа вытянутой обтекаемой формы и содержит не менее одного ряда отверстий для выпуска продуктов сгорания на её задней стороне, при этом внутри камеры сгорания, со смещением к её началу по ходу нагреваемого воздуха, располагается цилиндрическая пламенная насадка горелки предварительного смешивания из листового металла, а в качестве стабилизатора горения используется щелевая перфорация пламенной насадки.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что зона стабилизатора горения покрыта жаростойким тканым материалом из металлических волокон.

10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пламенная насадка соединена с камерой сгорания, при этом стабилизатор горения пламенной насадки горелки изготовлен из листового металла с щелевой перфорацией, в форме сегмента цилиндра, и является передней стенкой камеры сгорания.