F24H3 / 06 - в яких повітря відділений від нагріваючої середовища, наприклад із застосуванням примусової циркуляції повітря над радіаторами
Власники патенту RU 2567884:
Товариство з обмеженою відповідальністю "Інноваційні технології і промисловий інжиніринг" (ТОВ "ІнТехПромІнжінірінг") (RU)
Винахід відноситься до області теплоенергетики і може бути використано в системах підігріву і кондиціонування повітря. Винахід полягає в тому, що з'єднання теплообмінних оребрених трубок в ряду і рядів між собою виконано послідовно по одній трубці в ходу в одну гілку, причому суміжні теплообмінні трубки в ряду з'єднані між собою послідовно межтрубном переходами в формі крутозагнутими відводів і забезпечені легкознімними ремонтно-захисними пробками , кількість послідовно підключених трубок в ряду і загальна кількість ходів у всіх рядах вибрано в залежності від фактичних параметрів існуючої теплової мережі та визначено гідравлічної характеристикою водяного калорифера. Легкознімна ремонтно-захисна пробка виконана у вигляді різьбової втулки і забезпечена захисною мембраною. Захисна мембрана виконана з можливістю розриву при 1,5-2-кратному перевищенні робочого тиску теплоносія при аварійному перемерзання води в трубках. Технічний результат винаходу - підвищення економічності, довговічності і надійності водяного калорифера, забезпечення безаварійності роботи калорифера при робочих і аварійних режимах, можливість підтримки стабільності параметрів протягом усього терміну експлуатації. 2 з.п. ф-ли, 8 мул.
У відомому калорифере повітря для нагріву подається перпендикулярно площині, в якій проходять теплообмінні трубки, теплоносій протікає паралельно за всіма трубках в кожному ходу, забезпечуючи перехресне взаємодія теплоносіїв. Додатковий недолік такого калорифера складається в короткочасність контакту нагрівається з теплоносієм в трубках і спадної по ходу теплоносія теплового потоку в площині.
Застосування відомих калориферів має такі недоліки:
- має місце вкрай нерівномірний, убуває по ходу теплоносія теплове поле при порівняно рівномірному по площі потоці повітря. При цьому підвищується ймовірність руйнування останніх по ходу теплоносія теплообмінних трубок (особливо з боку набігання холодного повітря) через замерзання води в трубках;
- на практиці надійність теплообмінних систем доводиться забезпечувати шляхом навмисного завищення температури зворотної води за рахунок збільшення її витрати, недовантаження по повітрю або перевищення теплообмінної поверхні понад розрахункового значення. Все це призводить до значних перевитрат гріючої води, а значить, знижує економічність процесу теплообміну;
- низький гідравлічний опір одиночних вітчизняних калориферів викликає через них «коротке замикання» потоку води на початку мережі, що призводить до разрегулированию всієї системи, що виражається в різкому зниженні перепадів тиску в кінці мережі. Тому на практиці в потужних установках застосовують послідовне з'єднання декількох калориферів для збільшення гідравлічного опору;
- крім того, з чисто технологічних міркувань не завжди потрібно необхідність складання з 2-х і більше калориферів, так як припливні установки малої потужності, що становлять до 40% від загального теплоспоживання, мають поверхню нагріву, що відповідає одному калорифера і менш;
- регулювання системи шляхом додаткового дроселювання (шайбірованія) різко знижує надійність через перемерзання трубок в зв'язку зі зменшенням швидкості руху води по трубах;
- неможливість контролю стану внутрішніх поверхонь трубок калорифера зі зміни опору калорифера при забиванні частини трубок продуктами корозії і іншими наносними частинками, що приводить до виходу з ладу через перемерзання.
Відмінними ознаками даної відомої конструкції калорифера є підвищена надійність від перемерзання теплоносія «вода» при роботі від зовнішнього повітря з низькими температурами за рахунок рівномірного температурного поля по висоті калорифера, однакової напруги на всі гілки і більш високого ККД за рахунок противоточного руху теплоносіїв при проході повітря через ряди трубок калорифера.
Загальними недоліками імпортних калориферів і існуючих вітчизняних заводських калориферів є:
1.Уязвімость від перемерзання трубок через малій швидкості потоку води при значній кількості паралельно підключених трубок в одному ходу вітчизняного калорифера і значної кількості паралельно підключених гілок в прототипі;
2. Неможливість оцінити стан трубок на предмет перекривання поперечного перерізу ( «забивання») в пучках вітчизняних калориферів і гілках прототипу;
3. У разі виходу з ладу хоча б однієї трубки виходить з ладу весь калорифер;
4. Обмежений термін служби через неможливість періодичної профілактичної чистки внутрішніх порожнин трубок від нанесених частинок;
5. Уразливість від руйнування трубок при перемерзання в аварійних випадках через припинення подачі теплофикационной води або її низьких параметрів;
6. Суб'єктивність підбору типорозміру вітчизняного та імпортного калорифера.
Загальні ознаки заявляється калорифера з прототипом:
1. У кожній гілці прототипу і однієї гілки заявляється заявленого калорифера теплообмінні трубки з'єднуються послідовно по одній в ходу.
2. Схожа конструкція теплообмінних трубок (оребрения), конфігурація, наявність типорозмірів.
3. Обидва види калориферів можуть стійко працювати від зовнішнього повітря з мінімальною розрахунковою температурою за рахунок підвищеної швидкості руху води по трубах однієї гілки для заявляється калорифера і рівномірного навантаження трубок всіх гілок для прототипу.
4. Перехресно-протитечійне рух теплоносіїв у прототипу і заявляється калорифера.
Технічний результат винаходу - підвищення економічності, довговічності і надійності водяного калорифера, забезпечення безаварійності роботи калорифера при робочих і аварійних режимах, можливість підтримки стабільності параметрів протягом усього терміну експлуатації.
Зазначений технічний результат досягається тим, що в заявляється водяному калорифері, що включає три і більше рядів теплообмінних оребрених трубок, вхідний і вихідний патрубки, згідно заявляється винаходу з'єднання теплообмінних оребрених трубок в ряду і рядів між собою виконано послідовно по одній трубці в ходу в одну гілку, причому суміжні теплообмінні трубки в ряду з'єднані між собою послідовно межтрубном переходами в формі крутозагнутими відводів і забезпечені легкознімними ремонтно-захисними пробками, кільк ство послідовно підключених трубок в ряду і загальна кількість ходів у всіх рядах вибрано в залежності від фактичних параметрів існуючої теплової мережі та визначено гідравлічної характеристикою водяного калорифера.
Зазначений технічний результат досягається також тим, що в заявляється водяному калорифері легкознімна ремонтно-захисна пробка виконана у вигляді різьбової втулки і забезпечена захисною мембраною.
Зазначений технічний результат досягається також тим, що в заявляється водяному калорифері захисна мембрана виконана з можливістю розриву при 1,5-2-кратному перевищенні робочого тиску теплоносія при аварійному перемерзання води в трубках.
Заявляється винахід пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 показаний загальний вид водяного калорифера; на фіг. 2 - водяний калорифер, вид спереду; на фіг. 3 - водяний калорифер, вид зліва; на фіг. 4 - водяний калорифер, вид зверху; на фіг. 5 - схема руху теплоносіїв (вода-повітря) в системі теплообмінних трубок; на фіг. 6 - межтрубном перехід з відведенням; на фіг. 7 - ремонтна пробка із захисною мембраною; на фіг. 8 - гідравлічна характеристика калорифера.
Заявляється калорифер (фіг. 1) складається з теплообмінних трубок 1, оребрених або з навитої на трубки спіральної стрічкою. Теплообмінні трубки 1 зафіксовані на трубних дошках 2 (фіг. 1 - фіг. 4) з прикріпленими до них опорами 3 із сталевих куточків (фіг. 1 - фіг. 4). Всі трубки 1 в кожному окремому ряду і ряди між собою з'єднані між собою послідовно за принципом змійовика межтрубном переходами 4 (далі переходи) (фіг. 6) з ремонтно-захисними різьбовими пробками 5 (фіг. 7) на кожній трубці.
З'єднання трубок 1 переходами 4 здійснюється зварюванням. Також допустимі способи з'єднання на клеї ( «Сурметалл», «Белзон», «Спрут») або різьбі.
Ремонтно-захисна нарізна пробка 5 (далі - пробка 5) забезпечена захисною калиброванной мембраною 6 (фіг. 7). Пробка 5 призначена для чищення і захисту від руйнування теплообмінних трубок 1 при їх перемерзання і виконана з можливістю руйнування мембрани 6 (див. Фіг. 19) при 1,5-2-кратному перевищенні тиску від перемерзання води в теплообмінних трубках 1.
З'єднання теплообмінних трубок 1 в ряду і їх рядів між собою в галузі виконано із забезпеченням перехресно-противоточной схеми взаємодії потоків теплоносіїв «вода-повітря». При цьому суміжні трубки 1 в кожному ряду працюють в перехресному струмі взаємодії теплоносіїв «вода-повітря», а суміжні ряди трубок - із забезпеченням противотока (див. Фіг. 5).
Калорифер працює наступним чином. Гарячу воду (гріючий теплоносій) з системи опалення (не показана) подають через патрубок 7 в систему теплообмінних трубок 1 калорифера і одночасно включають систему подачі підлягає нагріванню холодного повітря (нагрівається теплоносій). Напрямок подачі повітря, що нагрівається позначено стрілкою на фіг. 1, 5. Гаряча вода рухається послідовно по всіх теплообмінних трубок 1 в противотоке з вступникам повітрям і через патрубок 8 повертається в систему опалення, віддаючи тепло проходить через калорифер повітрю.
Послідовне з'єднання теплообмінних трубок 1 в калорифері сприяє значному збільшенню швидкості руху теплофикационной води, що забезпечує незамерзаемость останньої при максимальному відборі тепла без її перевитрати.
Можливість контролю стану внутрішніх поверхонь трубок калорифера з відомою гідравлічної характеристикою (фіг. 8) зі зміни опору калорифера при забиванні частини трубок продуктами корозії та іншими наносними частинками з теплофікаційної мережі дозволяє уникнути аварії калорифера і своєчасно вжити заходів по їх очищенню.
Чистку внутрішньої порожнини трубок 1 здійснюють після зняття (відгвинчування) ремонтно-захисних пробок 5 по мірі необхідності або після закінчення опалювального сезону.
Відмінності прототипу і заявляється калорифера.
1. Має безліч паралельних гілок з послідовно з'єднаних трубок в галузі, приєднаних до вхідного і вихідного колектора паралельно;
2. Кількість послідовно з'єднаних трубок в галузі не може бути більшою за кількість рядів;
3. Кількість гілок визначається типорозміром (необхідної навантаженням);
4. В установках припливної вентиляції застосовується один калорифер з типоряду з безліччю паралельних гілок;
5. При виході з ладу однієї гілки вибуває з ладу весь калорифер;
6. Термін служби, стабільність роботи прототипу обмежена неможливістю очищення внутрішньої порожнини трубок від нанесених частинок (продуктів корозії, нанесених частинок);
7. Промивання реагентом малоефективна через наявність паралельних гілок;
8. При замерзанні теплоносія «вода» в аварійних випадках теплообмінні трубки руйнуються;
9. Об'єктивна оцінка внутрішнього стану неможлива через велику кількість паралельних гілок в одному калорифере;
10. Для забезпечення надійної роботи при низьких температурах слід застосовувати насоса і автоматики регулювання.
Заявляється водяний калорифер:
1. Має одну гілку з розрахунковою кількістю послідовно з'єднаних трубок (ходів) в ряду і рядів між собою;
2. Кількість ходів послідовно з'єднаних трубок при відповідній рядності визначається розрахунком, заснованим на виборі типорозміру (навантаження) і параметрами теплової мережі;
3. Гілка з послідовно з'єднаних трубок одна;
4. В установках припливної вентиляції є можливість підключення паралельно двох і більше заявлених калориферів;
5. При виході з ладу одного калорифера залишаються в роботі інші. За конструкцією калорифери взаємозамінні;
6. Трубки заявляється калорифера обладнані легкознімними різьбовими пробками для періодичної чистки внутрішніх порожнин;
7. Можлива ефективна промивка реагентами завдяки послідовному з'єднанню трубок і однієї гілки;
8. Активний захист від руйнування трубок при перемерзання здійснюється захисними каліброваними мембранами в ремонтних пробках;
9. Є можливість оцінки внутрішнього стану трубок зі зміни гідравлічного опору на увазі послідовно з'єднаних всіх трубок в одній гілці калорифера;
10. При забезпеченні необхідних параметрів теплової мережі заявляється калорифер може працювати без насоса і складної автоматики. Допускається робота з перевантаженням при відповідному контролі температури повертається води.
Були проведені порівняльні випробування заявляється калорифера і заводського калорифера на теплотехнічному стенді, підтвердивши передбачуваний технічний ефект, а саме:
- Скорочення металоємності калорифера в середньому на 10-12% в порівнянні з вітчизняним та імпортним калорифером (прототипом);
- Скорочення витрат теплоносія і витрат енергії на його перекачування за рахунок збільшення ефективності на 20-30%; приведення до розрахункового значення співвідношення між навантаженням по повітрю і витратою гріючої води (теплоносія);
- Виняток перемерзання калорифера від зовнішнього (подається) повітря в умовах негативних температур.
Скорочення експлуатаційних витрат на обслуговування калорифера;
- Збільшення терміну служби калорифера і стабільність параметрів його роботи;
- Скорочення капітальних витрат при виробництві монтажно-демонтажних робіт;
- Скорочення витрат на капітальний ремонт будівель і споруд за рахунок виключення мерзлоти явищ, що відбуваються при відсутності надлишкового тиску повітря всередині приміщень через непрацездатність існуючих припливних систем із заводськими, а так само імпортними калориферами.
- Створення здорових і комфортних кліматичних умов всередині будівель і споруд за рахунок повітрообміну, відповідного СНіПам. Особливо для виробництв з виділенням шкідливих речовин.
1. Водяний калорифер, що включає три і більше рядів теплообмінних оребрених трубок, вхідний і вихідний патрубки, що відрізняється тим, що з'єднання теплообмінних оребрених трубок в ряду і рядів між собою виконано послідовно по одній трубці в ходу в одну гілку, причому суміжні теплообмінні трубки в ряду з'єднані між собою послідовно межтрубном переходами в формі крутозагнутими відводів і забезпечені легкознімними ремонтно-захисними пробками, кількість послідовно підключених трубок в ряду і загальна кількість ходів у в ех рядах вибрано в залежності від фактичних параметрів існуючої теплової мережі та визначено гідравлічної характеристикою водяного калорифера.
2. Водяний калорифер по п. 1, який відрізняється тим, що легкознімна ремонтно-захисна пробка виконана у вигляді різьбової втулки і забезпечена захисною мембраною.
3. Водяний калорифер по п. 2, який відрізняється тим, що захисна мембрана виконана з можливістю розриву при 1,5-2-кратному перевищенні робочого тиску теплоносія при аварійному перемерзання води в трубках.