RU200074U1

RU200074U1 - HEAT EXCHANGER FOR WATER BOILER

Info

Publication number: RU200074U1
Application number: RU2019112155U
Authority: RU
Inventors: Денис Николаевич Хазиев
Original assignee: Денис Николаевич Хазиев
Priority date: 2019-04-22
Filing date: 2019-04-22
Publication date: 2020-10-05

Abstract

Полезная модель относится к области теплоснабжения, а именно к теплообменникам для водогрейных котлов и может быть использована при отоплении жилых домов, зданий коммунального бытового и производственного назначения. Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является увеличение полезного отбора тепла за счет увеличения площади поверхности теплообмена задней и передней вертикальных стенок поворотных камер теплообменника, а также увеличение полезного аэродинамического сопротивления теплообменника за счет использования металлической ленты оребрения, расположенной под углом к вертикальной оси теплообменника.Технический результат - повышение КПД теплообменника за счет увеличения полезного отбора тепла посредством увеличения площади поверхности теплообмена и создания дополнительного полезного аэродинамического сопротивления в теплообменнике за счет использования металлической ленты оребрения, расположенной под углом к вертикальной оси теплообменника. Теплообменник для водогрейного котла, образованный передней 1 и задней 2 поворотными камерами, разделенными на секции секционными перегородками 3, секции камер соединяют между собой присоединенные к этим камерам оребренные металлической лентой 8 трубы 4, имеющие круглое поперечное сечение, трубы расположены в два ряда друг над другом. Металлическая лента оребрения 8 каждой трубы 4 расположена под углом 11 к вертикальной оси 14 теплообменника. Каждая из поворотных камер 1, 2 содержит стенку теплообмена 7, 9, являющуюся частью топки котла. 2 ил.The utility model relates to the field of heat supply, namely to heat exchangers for hot water boilers and can be used for heating residential buildings, public utility and industrial buildings. The task to be solved by the utility model is to increase the useful heat extraction by increasing the surface area of the heat exchange of the rear and front vertical walls of the rotary chambers of the heat exchanger, as well as to increase the useful aerodynamic drag of the heat exchanger due to the use of a metal ribbed strip located at an angle to the vertical axis of the heat exchanger The technical result is an increase in the efficiency of the heat exchanger by increasing the useful heat extraction by increasing the heat exchange surface area and creating additional useful aerodynamic drag in the heat exchanger due to the use of a metal ribbed tape located at an angle to the vertical axis of the heat exchanger. A heat exchanger for a hot water boiler, formed by front 1 and rear 2 rotary chambers, divided into sections by sectional partitions 3, the sections of the chambers are connected to each other by pipes 4, finned with a metal tape 8 attached to these chambers, having a circular cross-section, the pipes are arranged in two rows one above the other ... The metal ribbing tape 8 of each tube 4 is located at an angle 11 to the vertical axis 14 of the heat exchanger. Each of the rotary chambers 1, 2 contains a heat exchange wall 7, 9, which is part of the boiler furnace. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области теплоснабжения, а именно, к теплообменникам для водогрейных котлов и может быть использована при отоплении жилых домов, зданий коммунального бытового и производственного назначения, имеющих систему отопления с теплоносителем.The utility model relates to the field of heat supply, namely, to heat exchangers for hot water boilers and can be used for heating residential buildings, public utility and industrial buildings with a heating system with a coolant.

Из уровня техники известен теплообменник для водогрейного котла, выполненный в виде змеевика, снабженного патрубками подвода и отвода и образованного горизонтальными трубами, расположенными по высоте, по крайней мере, в два параллельных ряда в шахматном порядке и соединенными посредством отводов, на каждой трубе выполнено оребрение в виде единой стальной ленты, закрепленной боковой стороной на трубе вдоль винтовой линии (см. патент RU 158835, кл. F24H 1/100, опубл. 20.02.2016 г.).From the prior art, a heat exchanger for a hot water boiler is known, made in the form of a coil, equipped with inlet and outlet pipes and formed by horizontal pipes located in height, at least in two parallel rows in a staggered manner and connected by means of outlets, on each pipe ribbing is made in in the form of a single steel tape fixed with its lateral side on the pipe along a helical line (see patent RU 158835, class F24H 1/100, publ. 20.02.2016).

Из уровня техники известен теплообменник для водогрейного котла, образованный двумя коллекторами подачи и обратки и присоединенными к ним горизонтальными оребренными и с одной стороны теплообменника соединенными между собой посредством отводов трубами, которые расположены в два ряда, с другой стороны теплообменника оребренные трубы соединяются между собой через поворотную камеру (см. патент RU 177539, кл. F24 1/00, опубл. 28.08.2018 г.)From the prior art, a heat exchanger for a hot water boiler is known, formed by two supply and return headers and connected to them horizontal ribbed pipes and on one side of the heat exchanger connected to each other by means of outlets, which are arranged in two rows, on the other side of the heat exchanger the ribbed pipes are connected to each other through a rotary camera (see patent RU 177539, class F24 1/00, publ. 28.08.2018)

Из уровня техники также известен теплообменник, состоящий из множества трубок, которые имеют поперечное сечение круглой или овальной формы и расположены в один или несколько рядов, между которыми расположены оребренные поверхности. Оребренные поверхности состоят из гофрированных листов, связанных с трубами. Теплообменник дополнительно содержит пару коллекторов, расположенных на концевых участках труб (см. патент ЕР 2096399 А1 опубл. 02.09.2009 г.)A heat exchanger is also known from the prior art, which consists of a plurality of tubes which have a circular or oval cross-section and are arranged in one or more rows, between which ribbed surfaces are located. The ribbed surfaces consist of corrugated sheets connected to pipes. The heat exchanger additionally contains a pair of collectors located at the end sections of the pipes (see patent EP 2096399 A1 published 02.09.2009)

Недостатком данного устройства является сложность изготовления, а также недостаточный КПД из-за недостаточного трения теплопередающей среды о поверхности теплообмена теплообменника.The disadvantage of this device is the complexity of manufacturing, as well as insufficient efficiency due to insufficient friction of the heat transfer medium on the heat exchange surface of the heat exchanger.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является теплообменник котла, образованный рядом труб, имеющих прямоугольное поперечное сечение, расположенных симметрично под углом относительно направления движения уходящих газов. Трубы вставлены в пластины теплопередачи, имеющие множество отверстий. Пластины теплопередачи соединены с трубами посредством сварки. Разворот теплоносителя осуществляется в секциях концевых крышек теплообменника (см. патент KR 20110107014 A, MПK F24H 1/52, F28D 1/047, F28F 1/10, опубл. 30.09.2011 г.)The closest to the invention in technical essence is a boiler heat exchanger formed by a number of pipes having a rectangular cross-section, arranged symmetrically at an angle relative to the direction of movement of flue gases. The pipes are inserted into heat transfer plates having a plurality of holes. Heat transfer plates are connected to the pipes by welding. The turn of the coolant is carried out in the sections of the end caps of the heat exchanger (see patent KR 20110107014 A, MPK F24H 1/52, F28D 1/047, F28F 1/10, published on September 30, 2011)

Недостатком данного устройства является сложность изготовления, а также низкий КПД из-за малой площади теплообмена концевых крышек.The disadvantage of this device is the complexity of manufacturing, as well as low efficiency due to the small area of heat exchange of the end caps.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является увеличение полезного отбора тепла за счет увеличения площади поверхности теплообмена задней и передней вертикальных стенок поворотных камер теплообменника, а также увеличение полезного аэродинамического сопротивления теплообменника за счет использования металлической ленты оребрения, расположенной под углом к вертикальной оси теплообменника.The task to be solved by the utility model is to increase the useful heat extraction by increasing the surface area of the heat exchange of the rear and front vertical walls of the rotary chambers of the heat exchanger, as well as to increase the useful aerodynamic drag of the heat exchanger due to the use of a metal ribbed strip located at an angle to the vertical axis of the heat exchanger ...

Технический результат - повышение КПД теплообменника за счет увеличения полезного отбора тепла посредством увеличения площади поверхности теплообмена и создания дополнительного полезного аэродинамического сопротивления в теплообменнике за счет использования металлической ленты оребрения, расположенной под углом к вертикальной оси теплообменника.The technical result is an increase in the efficiency of the heat exchanger by increasing the useful heat extraction by increasing the heat exchange surface area and creating additional useful aerodynamic resistance in the heat exchanger due to the use of a metal ribbed tape located at an angle to the vertical axis of the heat exchanger.

Поставленная задача решается, технический результат достигается за счет того, что теплообменник для водогрейного котла образован передней и задней поворотными камерами, разделенными на секции секционными перегородками, секции камер соединяют между собой присоединенные к этим камерам оребренные металлической лентой трубы, имеющие круглое поперечное сечение, трубы расположены в два ряда друг над другом. Металлическая лента оребрения каждой трубы расположена под углом к вертикальной оси теплообменника. Каждая из поворотных камер содержит стенку теплообмена, являющуюся частью топки котла.The problem is solved, the technical result is achieved due to the fact that the heat exchanger for a hot water boiler is formed by the front and rear rotary chambers, divided into sections by sectional partitions, the sections of the chambers are connected to each other by pipes ribbed with a metal tape and having a circular cross-section, the pipes are located in two rows above each other. The metal ribbing of each tube is located at an angle to the vertical axis of the heat exchanger. Each of the rotary chambers contains a heat exchange wall, which is part of the boiler furnace.

Заявленная полезная модель иллюстрируется рисунками:The declared utility model is illustrated by figures:

На фиг. 1 показано пространственное изображение теплообменника для водогрейного котла.FIG. 1 shows a perspective view of a heat exchanger for a hot water boiler.

На фиг. 2 показан вид сбоку теплообменника и топки котла и вертикальная ось теплообменника.FIG. 2 shows a side view of the heat exchanger and boiler furnace and the vertical axis of the heat exchanger.

Теплообменник котла, образованный передней 1 и задней 2 поворотными камерами, разделенными на секции секционными перегородками 3, секции камер соединяют между собой присоединенные к этим камерам оребренные металлической лентой 8 трубы 4, имеющие круглое поперечное сечение, трубы 4 расположены в два ряда друг над другом. Металлическая лента оребрения 8 каждой трубы 4 расположена под углом 11 к вертикальной оси 14 теплообменника. Каждая из поворотных камер 1, 2 содержит стенку теплообмена 7, 9, являющуюся частью топки котла.The heat exchanger of the boiler, formed by the front 1 and rear 2 rotary chambers, divided into sections by sectional partitions 3, the sections of the chambers are connected to each other by pipes 4, finned with a metal tape 8, which are connected to these chambers and have a circular cross-section, the pipes 4 are arranged in two rows one above the other. The metal ribbing tape 8 of each tube 4 is located at an angle 11 to the vertical axis 14 of the heat exchanger. Each of the rotary chambers 1, 2 contains a heat exchange wall 7, 9, which is part of the boiler furnace.

Работает теплообменник следующим образом. Горячие уходящие газы 13, образованные сгоранием топлива посредством горелок 10 в топке котла 12, передают тепловую энергию теплоносителю соприкасаясь с поверхностями теплообменника, которыми являются стенки теплообменника 7, 9, а также металлическая лента 8 и трубы 4, оребренные этой лентой. Горячие уходящие газы 13 движутся под действием естественной тяги дымовой трубы вертикально вверх, преодолевая трением аэродинамическое сопротивление создаваемое трубами 4 и оребряющей эти трубы лентой 8, расположенной под углом к вертикальной оси 14 теплообменника. Тепловая энергия от уходящих газов 13 передается теплоносителю благодаря трению уходящих газов о поверхности теплообменника 7, 9, 8, 4, участвующие в теплообмене и поэтому эти поверхности теплообменника и аэродинамическое сопротивление создаваемое углом наклона 11 оребряющей ленты 8 относительно вертикальной оси 14 теплообменника для повышения эффективности теплообмена, являются полезными для повышения КПД теплообменника. Теплоноситель попадает через патрубок подвода 5 в секцию камеры 2 теплообменника и омыв стенку 9 камеры 2, образующую часть топки котла, попадает по оребренным металлической лентой 8 трубам 4 в другую камеру 1. Там омыв стенку 7 камеры 1, образующую часть топки котла, теплоноситель попадает по оребренным трубам 4 обратно в начальную камеру 2. Проходя по оребренным трубам 4, теплоноситель нагревается за счет энергии излучения при горении топлива и за счет теплопередачи от трения уходящими газами 13 полезной поверхности теплообменника, которой являются стенки теплообменника 7, 9, а также металлическая лента 8 и трубы 4, оребренные этой лентой. Цикл движения воды в теплообменнике может повторяться. На заключительном цикле, попав в начальную камеру 1, нагретый теплоноситель через патрубок отвода 6 идет потребителю.The heat exchanger works as follows. Hot exhaust gases 13 formed by the combustion of fuel by means of burners 10 in the furnace of the boiler 12 transfer thermal energy to the heat carrier in contact with the surfaces of the heat exchanger, which are the walls of the heat exchanger 7, 9, as well as the metal tape 8 and pipes 4, finned with this tape. Hot flue gases 13 move vertically upward under the action of the natural draft of the chimney, overcoming by friction the aerodynamic drag created by the pipes 4 and the ribbon 8 ribbing these pipes, located at an angle to the vertical axis 14 of the heat exchanger. Thermal energy from the exhaust gases 13 is transferred to the coolant due to the friction of the exhaust gases against the surface of the heat exchanger 7, 9, 8, 4, participating in heat exchange and therefore these surfaces of the heat exchanger and the aerodynamic resistance created by the angle of inclination 11 of the ribbing tape 8 relative to the vertical axis 14 of the heat exchanger to increase the efficiency of heat transfer are useful for improving the efficiency of the heat exchanger. The coolant enters through the inlet 5 into the section of the chamber 2 of the heat exchanger and flushes the wall 9 of the chamber 2, which forms part of the boiler furnace, enters through the finned metal tape 8 pipes 4 into another chamber 1. There, having washed the wall 7 of the chamber 1, which forms part of the boiler furnace, the coolant enters through the finned tubes 4 back to the initial chamber 2. Passing through the finned tubes 4, the coolant is heated due to the radiation energy during fuel combustion and due to the heat transfer from friction by the exhaust gases 13 of the useful surface of the heat exchanger, which are the walls of the heat exchanger 7, 9, as well as the metal tape 8 and pipes 4, finned with this tape. The cycle of water movement in the heat exchanger can be repeated. In the final cycle, having entered the initial chamber 1, the heated coolant goes through the outlet 6 to the consumer.

Данный теплообменник имеет следующие преимущества с сохранением полезных свойств прототипа:This heat exchanger has the following advantages while maintaining the useful properties of the prototype:

- больший КПД, так как все тепло задних стенок камер находящихся в топке котла и к которым крепятся оребренные трубы, отдается теплоносителю;- higher efficiency, since all the heat from the rear walls of the chambers located in the boiler furnace and to which the finned pipes are attached is given to the coolant;

- больший КПД, так как металлическая лента оребрения каждой трубы расположена под углом к вертикальной оси теплообменника, создавая полезное аэродинамическое сопротивление горячим уходящим газам;- higher efficiency, since the metal ribbing of each pipe is located at an angle to the vertical axis of the heat exchanger, creating a useful aerodynamic resistance to hot exhaust gases;

- большая теплоаккумуляционная способность за счет дополнительного объема задней и передней камер;- large heat storage capacity due to the additional volume of the rear and front chambers;

- более простая для изготовления конструкция.- a simpler design for manufacturing.

Теплообменник используется в составе водогрейных котлов и изготавливается на стандартном оборудовании с использованием современных материалов и технологий.The heat exchanger is used in hot water boilers and is manufactured on standard equipment using modern materials and technologies.

Claims

The heat exchanger of the boiler, formed by the front and rear rotary chambers, divided into sections by sectional partitions, the sections of the chambers are connected to each other by pipes finned with a metal tape, having a circular cross-section and located in two rows above each other, a metal tape of the fins of each pipe is located under angle to the vertical axis of the heat exchanger, each of the rotary chambers contains a wall that is part of the boiler furnace.