Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано для отопления и горячего водоснабжения. Конденсационный водогрейный котел содержит радиационную, адиабатную и контактно-рекуперативную части. Радиационная часть представляет собой водогрейный жаротрубный котел. Контактно-рекуперативная часть имеет расположенные друг под другом в одном корпусе патрубок отвода топочных газов, каплеуловитель, трубчатый теплообменник с патрубками для подвода холодной воды и отвода нагретой воды на...
Область деятельности(техники), к которой относится описываемое изобретение
Изобретение относится к отопительной технике и горячему водоснабжению, а именно к области водогрейных котлов малой и средней теплопроизводительности, и может быть использовано для теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Известны контактно-поверхностные водогрейные котлы, состоящие из радиационной части и контактной части (см. книгу Соснин Ю.П., Бухаркин Е.Н. Высокоэффективные газовые контактные водонагреватели, изд.4, М.: Стройиздат, 1988 г., с.69, 73, 76 и т.д.) - аналог.
Недостатком известных котлов является наличие вредных компонентов (в том числе СО, СО2, NOx и др.), образующихся при сгорании топлива на первой (контактной) стадии нагрева воды.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является водогрейный котел, включающий корпус с каналом выхода топочных газов и патрубки отвода конденсата, при этом в нижней части корпуса размещена радиационная зона, состоящая из внутреннего цилиндра с горелкой, снабженной патрубками подачи топлива и воздуха, и внешнего цилиндра с патрубками подачи и отвода нагреваемой воды. Цилиндры установлены концентрично и образуют межстеночный кольцевой зазор для протекания нагреваемой воды прямотоком по отношению к потоку топочных газов. В верхней части корпуса установлены трубчатый теплообменник, выполненный в виде трубного пучка для прохождения нагреваемой воды сверху вниз противотоком по отношению к двухфазному газожидкостному восходящему потоку и отвода ее из нижней части трубного пучка для догревания в радиационной зоне, опорно-распределительная решетка с патрубками подачи конденсата к форсункам, каплеуловитель, гидрозатворы для возврата конденсата, установленные на одной высоте с трубным пучком, а также бак конденсата с каплеотбойным конусом и обечайкой (см. патент РФ №2176766, МПК 7 F 24 Н 1/00, 1/10, 2001 г.) - прототип.
Недостатками известного решения являются низкий КПД при подаче в котел обратной сетевой воды с температурой 50-70°С, узкая область его применения, а также большие габариты и масса поверхностей нагрева радиационной части.
Задачей изобретения является повышение КПД при подаче в котел обратной сетевой воды с температурой 50-70°С, а также расширение области применения котла с уменьшением габаритов и массы поверхностей нагрева радиационной части за счет раздельной выработки воды на отопление и горячее водоснабжение.
rnrnrnrnrnrnrnrnrn
Для решения поставленной задачи в водогрейном котле, содержащем радиационную часть, состоящую из внутреннего цилиндра, горелки, снабженной патрубками подачи топлива и воздуха, и внешнего цилиндра, установленного концентрично внутреннему с образованием межстеночного кольцевого зазора, а также расположенные друг под другом жестко закрепленные на корпусе патрубок отвода топочных газов, каплеуловитель, трубчатый теплообменник, опорно-распределительную решетку и разъемно закрепленный на корпусе коллектор с форсунками, согласно предлагаемому решению, выходной патрубок топочных газов, каплеуловитель, трубчатый теплообменник, опорно-распределительная решетка и коллектор с форсунками заключены в отдельный корпус и представляют собой контактно-рекуперативную часть, при этом радиационная часть и контактно-рекуперативная часть размещены параллельно, внутренний цилиндр выполнен с внутренним днищем и снабжен кольцевой верхней трубной решеткой, жестко прикрепленной к наружной поверхности цилиндра сверху, при этом диаметр центрального отверстия кольцевой верхней трубной решетки равен наружному диаметру внутреннего цилиндра, а отверстия кольцевой верхней трубной решетки, расположенные по ее периферии, выполнены по концентрическим окружностям, причем к наружной боковой поверхности кольцевой верхней трубной решетки сверху жестко прикреплена внутренняя крышка с осевым отверстием, к краям которого сверху жестко прикреплен патрубок с разъемно установленной горелкой; к нижнему основанию внешнего цилиндра жестко прикреплена кольцевая нижняя трубная решетка, отверстия которой, расположенные по ее периферии, выполнены по концентрическим окружностям, при этом оси отверстий совпадают с осями аналогичных отверстий в кольцевой верхней трубной решетке, причем к краям центрального отверстия кольцевой нижней трубной решетки снизу жестко прикреплено внешнее днище, от нижней центральной части которого отходит патрубок подвода отопительной воды, при этом внешнее и внутреннее днища образуют межстеночное пространство, а к верхнему основанию внешнего цилиндра жестко прикреплена внешняя крышка с осевым отверстием, к краям которого сверху жестко прикреплена цилиндрическая обечайка, герметично связанная с патрубком горелки, на боковой поверхности обечайки в верхней ее части жестко закреплен патрубок отвода отопительной воды, причем внешняя и внутренняя крышки, а также цилиндрическая обечайка и патрубок горелки образуют межстеночное пространство, кроме того, в межстеночном кольцевом зазоре, образованном внешним и внутренним цилиндрами, установлен пучок дымогарных труб, жестко прикрепленных к краям соосных отверстий в верхней и нижней трубных решетках; на трубчатом теплообменнике контактно-рекуперативной части сверху жестко закреплен патрубок для подвода холодной воды, а снизу - патрубок для отвода нагретой воды на горячее водоснабжение, при этом радиационная и контактно-рекуперативная части сообщены между собой посредством разъемно прикрепленного снизу к нижней кольцевой трубной решетке и к нижней части корпуса контактно-рекуперативной части закрытого сборника жидкости, снабженного патрубком, соединенным с линией подачи жидкости, содержащей насос, связанной с вышеупомянутым коллектором, причем закрытый сборник жидкости имеет патрубок отвода излишка жидкости, кроме того, к корпусу контактно-рекуперативной части в районе верхней части трубчатого теплообменника одним концом жестко прикреплена по меньшей мере одна труба возврата конденсата, введенная другим концом в закрытый сборник жидкости.
Раздельная выработка воды на отопление и горячее водоснабжение позволяет охладить продукты сгорания на выходе из котла до температуры, при которой происходит конденсация большей части водяных паров, содержащихся в отходящих газах, с соответствующим полезным отбором скрытой теплоты конденсации вышеуказанных водяных паров, что обеспечивает повышение КПД котла при подаче в него обратной сетевой воды, температура которой составляет 50-70°С, а не только при подаче в котел холодной воды с температурой 5-10°С в объектах, в которых имеет место прямой водоразбор горячей воды. При этом установка в межстеночном кольцевом зазоре пучка дымогарных труб позволяет обеспечить выход продуктов сгорания снизу радиационной части для ввода их в контактно-рекуперативную часть снизу, что обуславливает движение продуктов сгорания в радиационной части противотоком по отношению к нагреваемой воде, движущейся снизу вверх, позволяющее повысить степень рекуперации теплоты, что в свою очередь оказывает влияние на повышение КПД, получить максимально высокие температуры нагреваемых теплоносителей, уменьшить габариты и массу поверхностей теплообмена радиационной части.
Предлагаемый водогрейный котел Кулешова М.И. показан на схеме. На Фиг.1 показан осевой продольный разрез котла, на Фиг.2 - водогрейный котел Кулешова, разрез А-А Фиг.1, на Фиг.3 - водогрейный котел Кулешова, разрез Б-Б Фиг.1.
Водогрейный котел Кулешова
Аппарат содержит радиационную часть 1, состоящую из внутреннего цилиндра 2, выполненного с внутренним днищем 3 и снабженного жестко прикрепленной, например, сваркой, к наружной поверхности цилиндра сверху кольцевой верхней трубной решеткой 4, диаметр центрального отверстия которой равен наружному диаметру внутреннего цилиндра 2, а отверстия кольцевой верхней трубной решетки 4, расположенные по ее периферии, выполнены по концентрическим окружностям, причем к наружной боковой поверхности кольцевой верхней трубной решетки 4 сверху жестко прикреплена, например, сваркой, внутренняя крышка 5 с осевым отверстием, к краям которого сверху жестко прикреплен, например, сваркой, патрубок 6 с разъемно установленной, например, на болтах, горелкой 7, снабженной патрубками 8 и 9 подачи, соответственно, топлива и воздуха, и внешнего цилиндра 10, установленного концентрично внутреннему цилиндру 2 с образованием межстеночного кольцевого зазора 11, при этом внешний цилиндр 10 снабжен жестко прикрепленной, например, сваркой, к его нижнему основанию кольцевой нижней трубной решеткой 12, отверстия которой, расположенные по ее периферии, выполнены по концентрическим окружностям, причем оси отверстий совпадают с осями аналогичных отверстий в кольцевой верхней трубной решетке 4, а к краям центрального отверстия кольцевой нижней трубной решетки 12 снизу жестко прикреплено, например, сваркой, внешнее днище 13, от нижней центральной части которого отходит патрубок подвода отопительной воды 14, при этом внешнее и внутреннее днища, соответственно, 13 и 3 образуют межстеночное пространство для прохождения отопительной воды снизу вверх, и жестко прикрепленной, например, сваркой, к верхнему основанию внешнего цилиндра 10 внешней крышкой 15 с осевым отверстием, к краям которого сверху жестко прикреплена, например, сваркой, цилиндрическая обечайка 16, герметично связанная с патрубком горелки 6, например, кольцевой крышкой, и снабженная жестко закрепленным, например, сваркой, на боковой поверхности цилиндрической обечайки 16 в верхней ее части патрубком отвода отопительной воды 17, причем внешняя и внутренняя крышки, соответственно 15 и 5, а также цилиндрическая обечайка 16 и патрубок горелки 6 образуют межстеночное пространство для прохождения отопительной воды снизу вверх; при этом в межстеночном кольцевом зазоре 11, образованном внешним и внутренним цилиндрами, соответственно 10 и 2, установлен пучок дымогарных труб 18, жестко прикрепленных, например, сваркой, к краям соосных отверстий в кольцевой верхней и кольцевой нижней трубных решетках, соответственно 4 и 12 для прохождения продуктов сгорания сверху вниз противотоком по отношению к восходящему потоку нагреваемой воды на отопление, и контактно-рекуперативную часть 19, расположенную параллельно по отношению к радиационной части 1, и состоящую из расположенных друг под другом внутри отдельного корпуса 20 жестко прикрепленных, например, сваркой, к корпусу 20 патрубка отвода топочных газов 21, каплеуловителя 22, трубчатого теплообменника 23, выполненного, например, в виде трубного пучка, и опорно-распределительной решетки 24, а также разъемно прикрепленного, например, болтами, к корпусу 20 коллектора 25 с форсунками 26, причем на трубчатом теплообменнике 23 сверху жестко закреплен патрубок для подвода холодной воды 27, а снизу - патрубок для отвода нагретой воды на горячее водоснабжение 28, такое расположение обеспечит прохождение воды для горячего водоснабжения в трубчатом теплообменнике 23 противотоком по отношению к двухфазному газожидкостному восходящему потоку, при этом радиационная и контактно-рекуперативная части, соответственно 1 и 19 сообщены между собой посредством разъемно прикрепленного, например, болтами, снизу к кольцевой нижней трубной решетке 12 и к нижней части корпуса 20 контактно-рекуперативной части 19 закрытого сборника жидкости 29, снабженного патрубком 30, соединенным с линией подачи жидкости, выполненной в виде всасывающего и напорного трубопровода 31 с насосом 32 и связанной с коллектором 25, причем закрытый сборник жидкости 29 имеет патрубок отвода излишка жидкости 33, жестко закрепленный на нем, например, сваркой, на высоте, соответствующей необходимому уровню жидкости в закрытом сборнике жидкости 29, кроме того, к корпусу 20 контактно-рекуперативной части 19 в районе верхней части трубчатого теплообменника 23, а в предлагаемом решении в районе расположения верхних рядов трубного пучка, одним концом жестко прикреплена, например, сваркой, по меньшей мере одна труба возврата конденсата 34, другим концом введенная в закрытый сборник жидкости 29.
водогрейный котел Кулешова, разрез А-А
водогрейный котел Кулешова, разрез Б-Б
Водогрейный котел Кулешова работает следующим образом
Закрытый сборник жидкости 29 предварительно заполняется технической водой из любого источника, которая в процессе работы агрегата замещается непрерывно вырабатываемым в контактно-рекуперативной части 19 конденсатом водяных паров, а в радиационную часть 1 через патрубок подвода отопительной воды 14 подается обратная сетевая вода. Одновременно с этим в трубный пучок трубчатого теплообменника 23 через патрубок для подвода холодной воды 27 подается холодная вода. Далее на горелку 7 через патрубок 8 подается топливо, например, природный газ, которое сгорает в атмосфере воздуха, поступающего через патрубок 9, и, одновременно с этим, включается насос 32 для подачи технической воды из закрытого сборника жидкости 29 в коллектор 25. Продукты сгорания топлива, проходя сначала по внутреннему цилиндру 2, посредством радиационного теплообмена, а затем по дымогарным трубам 18, жестко закрепленным на кольцевой верхней трубной решетке 4 и кольцевой нижней трубной решетке 12, посредством конвективного теплообмена нагревают отопительную сетевую воду, подаваемую через патрубок 14 в межстеночное пространство, образованное внешним и внутренним днищами, соответственно 13 и 3 и далее проходящую в межстеночном кольцевом зазоре 11 противотоком к потоку газов в дымогарных трубах 18, до требуемой температуры прямой отопительной воды. Горячая вода, проходя в межстеночном пространстве, образованном внутренней и внешней крышками, соответственно 5 и 15, а также патрубком горелки 6 и цилиндрической обечайкой 16, охлаждает стенки внутренней крышки 5 и патрубка горелки 6 и через патрубок 17 направляется теплопотребителю. Топочные газы через дымогарные трубы 18 выходят снизу радиационной части 1 и, проходя через закрытый сборник жидкости 29, поступают в контактно-рекуперативную часть 19, где они вначале контактируют с каплями конденсата водяных паров в факелах форсунок 26 и, увлекая часть конденсата, переносят его на опорно-распределительную решетку 24. На последней происходит инверсия фаз: газ из сплошной фазы (под решеткой) превращается в дисперсную (над решеткой), а конденсат наоборот: из дисперсной (под решеткой) становится сплошной (над решеткой).
Таким образом, над решеткой формируется эмульсионный двухфазный восходящий поток газ-конденсат, который омывает внешнюю поверхность труб трубчатого теплообменника 23, передавая физическую теплоту газов и теплоту конденсации водяных паров нагреваемой воде для горячего водоснабжения, подаваемой через патрубок 27 в трубчатый теплообменник 23 и проходящей последний противотоком по отношению к потоку топочных газов.
Далее происходит сепарация конденсата из газового потока: конденсат по трубе возврата конденсата 34 возвращается в закрытый сборник жидкости 29, а газы, освободившись в каплеуловителе 22 от капель конденсата, удаляются из аппарата через патрубок отвода топочных газов 21 корпуса 20. Из закрытого сборника жидкости 29 конденсат, отводясь через патрубок 30, насосом 32 вновь подается по линии 31 в коллектор 25 с форсунками 26, а излишек конденсата удаляется из аппарата через патрубок отвода излишка жидкости 33. Горячая вода для горячего водоснабжения, нагретая в трубчатом теплообменнике 23 контактно-рекуперативной части 19, через патрубок 28 подается потребителю.
rnrnrnrnrnrnrnrnrn
Предлагаемый водогрейный котел Кулешова М.И. по сравнению с прототипом выигрывает в том, что раздельная выработка воды на отопление и горячее водоснабжение повышает КПД котла при подаче в него обратной сетевой воды с температурой 50-70°С и расширяет область применения котла, а конструктивное исполнение радиационной части, обеспечивающее противоток теплоносителей, позволяет уменьшить габариты и массу поверхностей нагрева радиационной части.
Формула изобретения
Водогрейный котел, содержащий радиационную часть, состоящую из внутреннего цилиндра, горелки, снабженной патрубками подачи топлива и воздуха, и внешнего цилиндра, установленного концентрично внутреннему с образованием межстеночного кольцевого зазора, а также расположенные друг под другом патрубок отвода топочных газов, каплеуловитель, трубчатый теплообменник, опорно-распределительную решетку и коллектор с форсунками, отличающийся тем, что жестко закрепленные на корпусе выходной патрубок топочных газов, каплеуловитель, трубчатый теплообменник и опорно-распределительная решетка, а также разъемно закрепленный на корпусе коллектор с форсунками заключены в отдельный корпус и представляют собой контактно-рекуперативную часть, при этом радиационная часть и контактно-рекуперативная часть размещены параллельно, внутренний цилиндр выполнен с внутренним днищем и снабжен кольцевой верхней трубной решеткой, жестко прикрепленной к наружной поверхности цилиндра сверху, при этом диаметр центрального отверстия кольцевой верхней трубной решетки равен наружному диаметру внутреннего цилиндра, а отверстия кольцевой верхней трубной решетки, расположенные по ее периферии, выполнены по концентрическим окружностям, причем к наружной боковой поверхности кольцевой верхней трубной решетки сверху жестко прикреплена внутренняя крышка с осевым отверстием, к краям которого сверху жестко прикреплен патрубок с разъемно установленной горелкой; к нижнему основанию внешнего цилиндра жестко прикреплена кольцевая нижняя трубная решетка, отверстия которой, расположенные по ее периферии, выполнены по концентрическим окружностям, при этом оси отверстий совпадают с осями аналогичных отверстий в кольцевой верхней трубной решетке, причем к краям центрального отверстия кольцевой нижней трубной решетки снизу жестко прикреплено внешнее днище, от нижней центральной части которого отходит патрубок подвода отопительной воды, при этом внешнее и внутреннее днища образуют межстеночное пространство, а к верхнему основанию внешнего цилиндра жестко прикреплена внешняя крышка с осевым отверстием, к краям которого сверху жестко прикреплена цилиндрическая обечайка, герметично связанная с патрубком горелки, на боковой поверхности обечайки в верхней ее части жестко закреплен патрубок отвода отопительной воды, причем внешняя и внутренняя крышки, а также цилиндрическая обечайка и патрубок горелки образуют межстеночное пространство, кроме того, в межстеночном кольцевом зазоре, образованном внешним и внутренним цилиндрами, установлен пучок дымогарных труб, жестко прикрепленных к краям соосных отверстий в верхней и нижней трубных решетках; на трубчатом теплообменнике контактно-рекуперативной части сверху жестко закреплен патрубок для подвода холодной воды, а снизу - патрубок для отвода нагретой воды на горячее водоснабжение, при этом радиационная и контактно-рекуперативная части сообщены между собой посредством разъемно прикрепленного снизу к нижней кольцевой трубной решетке и к нижней части корпуса контактно-рекуперативной части закрытого сборника жидкости, снабженного патрубком, соединенным с линией подачи жидкости, содержащей насос, связанной с вышеупомянутым коллектором, причем закрытый сборник жидкости имеет патрубок отвода излишка жидкости, кроме того, к корпусу контактно-рекуперативной части в районе верхней части трубчатого теплообменника одним концом жестко прикреплена, по меньшей мере, одна труба возврата конденсата, введенная другим концом в закрытый сборник жидкости.
Имя изобретателя: Кулешов Михаил Иванович (RU), Губарев Артём Викторович (RU), Лапин Олег Фомич (RU), Берёзкин Сергей Владимирович (RU) Имя патентообладателя: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова) Почтовый адрес для переписки: 308012, г.Белгород, ул. Костюкова, 46, БГТУ им. В.Г. Шухова, патентный отдел Дата начала отсчета действия патента: 15.07.2004
Разместил статью: admin
Дата публикации: 23-03-2006, 03:42
Котел предназначен для нагрева воды и может быть использован для горячего водоснабжения коттеджей, теплиц, жилых поселков. Котел содержит корпус с каналом выхода топочных газов, в нижней части которого размещена радиационная зона, выполненная из внутреннего цилиндра с горелкой, снабженной патрубками подачи топлива и воздуха, и внешнего цилиндра с патрубками подачи и отвода нагреваемой воды. Цилиндры установлены концентрично и образуют межстеночный кольцевой зазор для протекания нагреваемой...
Изобретения предназначены для производства пара и могут быть использованы в котельной технике. Котельная установка содержит котел с горелками, бойлер, теплообменники, проходящие через котел и бойлер, экономайзер с проходящим через него теплообменником. Все агрегаты котельной установки закреплены на единой платформе. Корпус котла содержит несколько обечаек, полости между которыми предназначены для заполнения питательной водой и воздухом. Полость, предназначенная для заполнения питательной водой,...
Никакого начала не было - безконечная вселенная существует изначально, априори как безконечное пространство, заполненное энергией электромагнитных волн, которые также существуют изначально и материей, которая состоит из атомов и клеток, которые состоят из вращающихся ЭМ волн.
В вашей теории есть какие-то гравитоны, которые состоят из не известно чего. Никаких гравитонов нет - есть магнитная энергия, гравитация - это магнитное притяжение.
Никакого начала не было - вселенная, заполненная энергией ЭМ волн , существует изначально.
То есть, никакой энергетической проблемы не решилось от слова совсем. Так как для производства металлического алюминия, тратится уймище энергии. Производят его из глины, оксида и гидроксида алюминия, понятно что с дико низким КПД, что бы потом его сжечь для получения энергии, с потерей ещё КПД ????
Веселенькое однако решение энергетических проблем, на такие решения никакой энергетики не хватит.
Вместо трудновыполнимых колец, я буду использовать,цилиндрические магниты, собранные в кольцевой пакет, в один, два или три ряда. На мой взгляд получиться фрактал 1 прядка. Мне кажется, что так будет эффективней, в данном случае. И в место катушек, надо попробывать бифиляры или фрактальные катушки. Думаю, хороший будет эксперимент.
Проблема в том, что человечество зомбировано религией, что бог создал всё из ничего. Но у многих не хватает ума подумать, а кто создал бога? Если бога никто не создавал - значит он существует изначально. А почему самому космосу и самой вселенной как богу-творцу - нельзя существовать изначально?
Единственным творцом материального мира, его составной субстанцией, источником движения и самой жизни является энергия космоса, носителем которой являются ЭМ волны, которыми как и полагается богу заполнено всё космическое пространство, включая атомы и клетки.
От углеводородов кормится вся мировая финансовая элита, по этому они закопают любого, кто покусится на их кормушку. Это один. Два - наличие дешевого источника энергии сделает независимым от правительств стран все население планеты. Это тоже удар по кормушке.
Вначале было то, что существует изначально и никем не создавалось. А это
- безграничное пространство космоса
- безграничное время протекания множества процессов различной длительности
- электромагнитная энергия, носителем которой являются ЭМ волны, которыми как и положено творцу (богу) материального мира, заполнено всё безграничное пространство космоса, из энергии ЭМВ состоят атомы и клетки, то есть материя.
Надо различать материю и не материю. Материя - это то, что состоит из атомов и клеток и имеет массу гравитации, не материя - это энергия ЭМ волн, из которых и состоит материя