Газоснабжение рабочего поселка на 8,5 тыс. жителей (стр. 8 из 20)

G - расход нагреваемой воды, кг/с;

С - теплоемкость нагреваемой воды, кДж/(кг,o С);

tвых - температура нагреваемой воды на выходе из резервуара,o С;

tвх - температура нагреваемой воды на входе в резервуар, o С;

n - количество Г-образных жаровых труб;

К - средний коэффициент теплопередачи от стенки жаровой трубы к нагреваемой воды, кВт/(м2 o С);

p=3,14;

D - наружный диаметр жаровой трубы, м;

Н - высота вертикального участка жаровой трубы, смачиваемого жидкостью, м;

tст - средняя температура стенки жаровой трубы, o С.

Кроме того, водонагреватель дополнительно снабжен блоком управления, подключенным к датчику температуры, расположенному внутри резервуара на его стенке, и к горелочному устройству. Устройство дополнительно может содержать взрывной клапан, расположенный на крыше резервуара; подключенные к горелочному устройству подогреватели газа, жестко закрепленные к стенке резервуара и расположенные компланарно по отношению к каждому из горизонтальных участков Г-образных жаровых труб; а опора выполнена в виде опоры скольжения. При выборе длины горизонтального участка каждой из жаровых труб по указанной зависимости, полученной из совместного решения уравнений теплового баланса и теплопередачи, средняя температура стенки жаровой трубы tст принимается на уровне на 5-10o С выше температуры конденсации водяных паров (точки росы по водяным парам) для используемого топлива и для номинального режима эксплуатации жаровых труб. Оптимальная длина горизонтального участка исключает образование конденсата водяных паров в жаровой трубе. Для исключения конденсации водяных паров внутри каждой из жаровых труб, при тепловой нагрузке ниже номинальной, блок управления, обеспечивает дискретное автоматическое управление работой горелок. Расположенный на крыше резервуара взрывной клапан, обеспечивает сброс импульса давления водяных паров внутри резервуара при нештатном режиме его эксплуатации (например, при подаче воды в резервуар при уже включенной жаровой трубе). Предотвращение деформации резервуара при номинальном режиме эксплуатации водонагревателя осуществляется с помощью патрубка на крыше резервуара, обеспечивающего образование кольцевого воздушного зазора между вертикальным участком жаровой трубы и крышей, что, в конечном итоге, приводит к выравниванию давления воздуха внутри и снаружи резервуара.

Для повышения срока службы водонагревателя опора каждой жаровой трубы, выполненная в виде опоры скольжения, допускает только аксиальное перемещение жаровой трубы при ее температурных деформациях, что, в отличие от прототипа, исключает всплытие жаровых труб при заполнении водой резервуара и, следовательно, исключает изгибающие усилия на стенку резервуара, возникающие при использовании опоры качения. Для обеспечения возможности надежной работы водонагревателя, особенно в зимних условиях эксплуатации, для предотвращения отказов работы установленных перед горелками регулятора давления и отсечных клапанов вследствие образования в них газовых гидратов, водонагреватель может дополнительно содержать подогреватели газа, жестко закрепленные в стенке резервуара и расположенные компланарно по отношению к каждому из горизонтальных участков Г-образных жаровых труб.

Изобретение поясняется чертежами, где на рис.1 представлен поперечный разрез водонагревателя; на рис.2 - вид сверху; на рис.3 - вид спереди водонагревателя с двумя жаровыми трубами.

Водонагреватель емкостной газовый содержит цилиндрический теплоизолированный резервуар 1, с крышей 2, в котором расположены жаровые трубы 3 Г-образной конфигурации, состоящие из соединенных друг с другом горизонтальных 4 и вертикальных 5 участков. Горизонтальные участки 4 одним концом закреплены в стенке резервуара 1 и подключены к горелочному устройству 6, а другим концом - размещены на опоре скольжения 7, закрепленной на днище резервуара 1. На крыше 2 резервуара 1 расположены соосно вертикальным участкам 5 жаровых труб 3 патрубки 8, имеющие дефлекторы 9. Взрывной клапан 10 также расположен на крыше 2 резервуара 1. Над крышей 2 размещена дымовая труба 11, являющаяся одновременно продолжением вертикального участка жаровой трубы. Горелочное устройство 6 подключено к блоку управления 12, через отсечной клапан 13. Датчик температуры 14, расположенный на стенке внутри резервуара, подключен также к блоку управления 12. Водонагреватель имеет также подогреватели газа 15, жестко закрепленные в стенке резервуара 1 и расположенные компланарно по отношению к соответствующим горизонтальным участкам 5 Г-образных жаровых труб 3, регул тор давления, расположенный перед отсечным клапаном 13. Подвод воды осуществляется по подпиточному и циркуляционному водоводам, а отвод воды - по отводящему водоводу (не показаны). Подвод воздуха к горелкам осуществляется по отдельному воздуховоду 16.

Водонагреватель емкостной газовый работает следующим образом.

Нагрев жидкости в резервуаре 1 осуществляется за счет передачи теплоты через стенку каждой из жаровых труб 3 от продуктов сгорания, выходящих из горелочных устройств 6. При этом, длину горизонтального участка 4 подбирают таким образом, чтобы исключить образование конденсата водяных паров в жаровой трубе. При этом среднюю температуру стенки жаровой трубы 3 выбирают выше температуры конденсации водяных паров на стенке жаровой трубы 3 или "точки росы по водяным парам".

В качестве примера конкретного исполнения определения оптимальной длины L горизонтального участка Г-образной жаровой трубы в двухтрубном водонагревателе используем следующие исходные данные:

- расход нагреваемой воды G=7,67 кг/с;

- теплоемкость нагреваемой воды С=4,19 кДж/(кг,o С);

- температура нагреваемой воды на выходе из резервуара tвых =15o С;

- температура нагреваемой воды на входе в резервуар tвх =1o С;

- количество Г-образных жаровых труб n=2;

- средний коэффициент теплопередачи от стенки жаровой трубы к нагреваемой воды К=0,2 кВт/(м2 o С);

- наружный диаметр жаровой трубы D=0,53 м;

- высота вертикального участка жаровой трубы, смачиваемого жидкостью, Н= 4,5 м;

- средняя температура стенки жаровой трубы tст =100o С.

При подстановке исходных данных можно определить, что при номинальной теплопроизводительности длина горизонтальных участков каждой из двух жаровых труб должна быть L=2,8 м. При этом водяные пары, образующиеся при сжигании газа, вывод тс с дымовыми газами из жаровых труб 3 и не конденсируются на их внутренней стенке.

Формула изобретения:

1. Водонагреватель емкостный газовый, содержащий резервуар с крышей, внутри которого расположены Г-образные жаровые трубы, горизонтальные участки каждой из которых подключены к горелочному устройству и расположены на опорах, установленных на днище резервуара под вертикальными участками, каждый из которых имеет соосно размещенный с ним патрубок, отличающийся тем, что длину горизонтального участка каждой из Г-образных жаровых труб выбирают из условия (5.1).

2. Водонагреватель емкостный газовый, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен блоком управления, подключенным к датчику температуры, расположенному внутри резервуара на его стенке, и к горелочному устройству.

3. Водонагреватель емкостный газовый, отличающийся тем, что он дополнительно содержит взрывной клапан, расположенный на крыше резервуара.

4. Водонагреватель емкостный газовый, отличающийся тем, что каждый из вертикальных участков Г-образных жаровых труб выполнен выступающим за пределы резервуара и патрубка, при этом каждый патрубок снабжен дефлектором, расположен на крыше резервуара и имеет высоту менее одного диаметра Г-образной жаровой трубы.

5. Водонагреватель емкостный газовый, отличающийся тем, что опора выполнена в виде опоры скольжения.

6. Водонагреватель емкостный газовый, отличающийся тем, что он дополнительно содержит подключенные к горелочному устройству подогреватели газа, жестко закрепленные в стенке резервуара и расположенные компланарно по отношению к каждому из горизонтальных участков Г-образных жаровых труб.

Изобретение относится к водяным системам отопления и горячего водоснабжения и может быть использовано для нагрева воды в системах с индивидуальным отоплением. Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению надежности и КПД установки и снижению температуры дымовых газов и давления в системе отопления. Котельная установка состоит из котла, имеющего патрубки прямой и обратной линии воды, дымовую трубу, верхняя часть которой над котлом выполнена в виде вертикального трубчатого кольцеобразного экономайзера, содержащего переливную трубку с запорным устройством, соединенным с котлом через патрубок прямой линии и через патрубок с подающей линией системы отопления, верхняя часть экономайзера выполнена в виде расширительного бака, последний соединен с воздушным ресивером посредством воздушной трубки, на обратной линии патрубка установлены предохранительный клапан и подпиточное устройство (рис.4).

Рис.5.2

5.2.3 Конструкция котельной установки [6]

Известна котельная установка, содержащая снабженный контактными воздухонагревателем и экономайзером котел, параллельно подключенный подвод щей и отвод щей лини ми к греющим трактам тепловой сети и поверхностного теплообменника, нагревающий тракт которого соединен с контактным воздухонагревателем и снабжен регул тором расхода, а экономайзер сообщен с подвод щей линией котла, установка содержит также датчик температуры воздуха (см. а.с. СССР №1666855, кл. F 22 D 1/36)[9]. Недостатком данной котельной установки являются высокие затраты на нагрев воды. Известны также котельные установки, состоящие из котла, в верхней чести соединенного с экономайзером и прямой линией отопления.