Результат интеллектуальной деятельности: Котел отопительный газовый

Изобретение относится к бытовой топливоиспользующей аппаратуре и может быть использовано в газовых проточных и емкостных водоподогревателях, отопительных аппаратах для нужд отопления и горячего водоснабжения квартир в жилых домах.

Известен котел отопительный газовый (см. патент РФ №2269065, МПК F24H 1/00, F23J 15/02, 2006. Бюл. №3), состоящий из прямоугольного шкафа с тепловой защитой и кожухом, внутри которого расположены топка с горелкой, теплообменник и патрубок выхода продуктов сгорания через внешнею стенку помещения, установленный вертикально и содержащий конусообразный насадок с криволинейными плоскостями и направляющими и закручивающими ребрами, кассету с адсорбирующим веществом, герметично установленную в патрубке выхода продуктов сгорания между кожухом прямоугольного шкафа с тепловой защитой и внутренней поверхностью внешней стенки помещения.

Недостатком является снижение в процессе эксплуатации степени очистки продуктов сгорания, обусловленное неравномерностью скорости протекания процесса адсорбционного теплообмена в кассете по направлению движения обрабатываемого потока.

Известен котел отопительный газовый (см. патент РФ №2544404, МПК F24H 1/00, F23J 15/02, опубл. 20.03.15. Бюл. №8), состоящий из прямоугольного шкафа с тепловой защитой и кожухом, внутри которого расположены топка с горелкой, теплообменник и патрубок выхода продуктов сгорания через внешнюю стенку помещения, установленный вертикально и содержащий конусообразный насадок с криволинейными плоскостями и направляющим и закручивающими ребрами, кассету с адсорбирующим веществом, герметично установленную в патрубке выхода продуктов сгорания между кожухом прямоугольного шкафа с тепловой защитой и внутренней поверхностью внешней стенки помещения, при этом кассета включает вертикальный корпус с верхним и нижним коллекторами, боковыми стенками, которые с установленными в них секционными перегородками выполнены зигзагообразными и образуют в каждой секции диффузоры и конфузоры, расположенные относительно соседних секций в шахматном порядке.

Недостатком является постоянный сброс в окружающую среду мелкодисперсных конденсирующихся частиц и сопутствующих в виде сажи и окалины, твердых частиц, собираемых в конусообразном насадке патрубка выхода продуктов сгорания в процессе очистки вредных газообразных загрязнений.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности поддержания экологической безопасности эксплуатации котла отопительного газового для квартир в жилых домах путем устранения выбросов мелкодисперсных каплеобразных и твердых частиц в окружающую среду, за счет эффективного сбора их в конусообразном насадке патрубка вывода продуктов сгорания, путем выполнения на внутренней поверхности конусообразного насадка выполнены круговая канавка у большего основания и соединенные с ней криволинейные канавки, продольно вытянутые до меньшего основания конусообразного насадка, кроме того, криволинейные канавки имеют профиль в виде ласточкина хвоста, а круговая канавка связана с устройством удаления загрязнений.

Технический результат достигается тем, что котел отопительный газовый состоит из прямоугольного шкафа с тепловой защитой и кожухом, внутри которого расположены топка с горелкой, теплообменник и патрубок выхода продуктов сгорания через внешнюю стенку помещения, установленный вертикально и содержащий конусообразный насадок с криволинейными плоскостями и направляющими и закручивающими ребрами, кассету с адсорбирующим веществом, герметично установленную в патрубке выхода продуктов сгорания между кожухом прямоугольного шкафа с тепловой защитой и внутренней поверхностью внешней стенки помещения, при этом кассета включает вертикальный корпус с верхним и нижним коллекторами, боковыми стенками, которые с установленными в них секционными перегородками выполнены зигзагообразными и образуют в каждой секции диффузоры и конфузоры, расположенные относительно соседних секций в шахматном порядке, на внутренней поверхности конусообразного насадка выполнены круговая канавка у большего основания и соединенные с ней криволинейные канавки, продольно вытянутые до меньшего основания конусообразного насадка, кроме того, криволинейные канавки имеют профиль в виде ласточкина хвоста, а круговая канавка связана с устройством удаления загрязнений.

На фиг. 1 изображен котел отопительный газовый; на фиг. 2 - патрубок выхода продуктов сгорания с конусообразным насадком и кассетой, заполненной адсорбирующим веществом; на фиг. 3 - корпус кассеты с боковыми стенками и перегородками, выполненными зигзагообразными, на фиг. 4 - внутренняя поверхность конусообразного насадка с выполненными круговой и криволинейными канавками, а также устройством удаления загрязнений, на фиг. 5 - профиль криволинейных канавок в виде ласточкина хвоста.

Котел отопительный газовый состоит из прямоугольного шкафа 1 с тепловой изоляцией и кожухом, внутри которого расположены камера сгорания 2 с горелкой 3, теплообменник 4 и патрубок выхода продуктов сгорания 5. Между внутренней поверхностью внешней стенки и внутренней стенкой 6 жилого помещения и кожухом прямоугольного шкафа 1 с тепловой изоляцией в патрубке выхода продуктов сгорания 5 герметично установлена кассета 7 с адсорбирующим веществом 8. Патрубок выхода продуктов сгорания 5 снабжен конусообразным насадком 9 с криволинейными плоскостями 10 и направляющими и закручивающими ребрами 11. Кассета 7 включает вертикальный корпус с верхним 12 и нижним 13 коллекторами и боковые стенки 14 с установленными в них секционными перегородками 15, выполненными зигзагообразными и образующими в каждой секции 16 диффузоры 17 и конфузоры 18, расположенные относительно соседних секций в шахматном порядке. Входные отверстия 19 в каждой секции 16 выполнены пропорционально увеличивающимся сечениям по ходу движения продуктов сгорания по нижнему 13 коллектору корпуса кассеты 7. На внутренней поверхности 20 конусообразного насадка 9 выполнены круговая канавка 21 у большего основания 22 и соединенные с ней криволинейные канавки 23, продольно вытянутые до меньшего основания 24 конусообразного патрубка 9. Кроме того, криволинейные канавки 23 имеют профиль 24 в виде ласточкина хвоста, а круговая канавка 21 связана с устройством удаления загрязнений 25.

Котел отопительный газовый работает следующем образом. Газообразные загрязнения с сопутствующими мелкодисперсными твердыми частицами в виде ржавчины и окалины, которые, начиная от топки с горелкой 3 и теплообменника 4, насыщают поток продуктов сгорания, перемещающийся в патрубок выхода 5, и далее контактирует с внутренней поверхностью 20 конусообразного насадка 9, здесь парообразная составляющая сжигаемого газа, конденсируется из-за значительной разницы температур продуктов сгорания и воздуха окружающей среды вокруг жилого дома. В результате закручивания потока продуктов сгорания, перемещающегося по криволинейным плоскостям 10, а также направляющим и закручивающим ребрам 11, мелкодисперсные сконденсировавшиеся каплеобразные и твердые частицы отбрасываются к периферии, т.е. на внутреннею поверхность 20 конусообразного насадка 9 коагулируют, укрупняются и постоянно сбрасываются из конусообразного насадка 9 в окружающую жилое здание среду. А это в конечном итоге ухудшает экологическую безопасность населения вокруг жилого здания.

При выполнении у основания 22 конусообразного насадка 9 круговой канавки 21 мелкодисперсные каплеобразные частицы и мелкодисперсные твердые частицы, перемещаясь по криволинейным канавкам 23, дополнительно закручиваются, а под действием центробежных сил попадают в полость 24, где дополнительно коагулируют, укрупняются и перемещаются от меньшего основания 24 к большему основанию 22 (см., например, Седов Л.И. Механика сплошных сред. - М., Недра, 1970. - 469 с.), здесь собираются в полости круговой канавки 21. Дальнейшее перемещение загрязнений осуществляется в сборнике загрязнений 25, где они накапливаются и впоследствии удаляются в ручную или автоматически (на чертеже не показано).

В результате устраняется непрерывное сбрасывание загрязнений сопутствующих продуктов сгорания газообразного топлива в камере сгорания 2 с горелкой 3 в окружающую среду и осуществляется периодическое удаление из сборника загрязнений с обеспечением экологической безопасности населения.

Кроме того, выполнение профиля 24 криволинейных канавок 23 в виде ласточкина хвоста предотвращает выпадение и последующее «витание» частиц загрязнений во внутреннем объеме конусообразного насадка 9, что приводит к увеличению аэродинамического сопротивления патрубка выхода продуктов сгорания 5 и, как следствие, снижению эффективности работы котла отопительного газового.

Из газовой сети природный газ низкого давления через систему автоматизации по газопроводу (на чертеже не показано) поступает в топку 2 к горелке 3, где воспламеняется. Образовавшиеся продукты сгорания проходят через теплообменник 4, где осуществляется нагрев воды, и далее поступают в патрубок выхода продуктов сгорания 5, откуда следуют в нижний коллектор, где равномерно распределяются по секциям 16. Секции 16 состоят из диффузоров 17 и конфузоров 18, расположенных относительно друг друга в шахматном порядке. Равномерность эпюры скоростей при распределении потока продуктов сгорания в нижнем 13 коллекторе осуществляется за счет пропорционально увеличивающихся сечений входных отверстий 19 индивидуально для каждой секции 16. Движущийся в корпусе кассеты 7 поток продуктов сгорания, проходя последовательно участки диффузоров 17 и конфузоров 18, непрерывно меняет свою скорость, что приводит к турбулизации потока и повышению интенсивности тепломассообмена процесса адсорбционной очистки газа (см., например, Бакластов A.M. и др. Промышленные тепломассообменные процессы и установки. М.: Энергоаудит. 1986-328 с.), а также к перераспределению в секциях 16 давления движущегося потока продуктов сгорания. Это выравнивает аэродинамическое сопротивление в секциях 16 по высоте от нижнего коллектора 13 до верхнего коллектора 12, что и обеспечивает эффективную адсорбционную очистку, а это в конечном итоге улучшает экологическую обстановку в зоне конусообразного насадка 9. Далее из верхнего коллектора 12 кассеты 7 очищенные продукты сгорания поступают в конусообразный насадок 9. Воздушный поток атмосферного воздуха, окружающий вертикально установленный конусообразный насадок 9 со стороны внешней стенки 6, обтекает криволинейные поверхности плоскости 10, а также направляющие и закручивающие ребра 11, закручивается, создавая эжекционный эффект за счет увеличения скорости воздуха в потоке между криволинейной поверхностью плоскости 10 и внешней поверхностью патрубка выхода продуктов сгорания 9.

Завихренный поток атмосферного воздуха (ветровая тяга), контактируя с потоком продуктов сгорания, выбрасываемым из конусообразного насадка 9, закручивая его, частично охлаждает и создает разрежение внутри верхнего коллектора 12. В результате получаемое разрежение (дополнительная ветровая тяга), многократно превышающее аэродинамическое сопротивление адсорбирующего вещества 8, находящегося в секциях 16 кассеты 7, способствует эффективному выбрасыванию очищенного от газообразных загрязнений продуктов сгоранию потока дымовых газов из конусообразного насадка 9.

Оригинальность предлагаемого изобретения по обеспечению экологически безопасной эксплуатации котла отопительного газового достигается устранением сброса загрязнений, сопутствующих газообразным продуктом сгорания, в окружающую жилое здание среду путем отделения и накопления мелкодисперсных каплеобразных сконденсировавшихся и мелкодисперсных твердых частиц в устройство для удаления загрязнений, за счет выполнения на внутренней поверхности конусообразного насадка как круговой канавки у большего основания, так и криволинейных канавок с профилем в виде ласточкина хвоста.