RU2045699C1

RU2045699C1 - Self-contained boiler plant for steam heating systems

Info

Publication number: RU2045699C1
Authority: RU
Inventors: Юрий Павлович Козлов
Original assignee: Юрий Павлович Козлов
Priority date: 1992-07-15
Filing date: 1992-07-15
Publication date: 1995-10-10

Abstract

FIELD: domestic heating systems, mainly for heating country-houses and small greenhouses. SUBSTANCE: self-contained boiler plant for steam heating system has feed water tank provided with level regulator 5, heating device and steam generator made in form of tubular evaporator 3 with electrodes 4 on its inner side which are connected to electric line. Evaporator is arranged inside feed water tank; it has water supply hole in its lower portion and steam escape hole in its upper portion. Heating device 6 is structurally combined with steam generator. It is made of material of high heat capacity and is provided with passages 7 for flow of heat-transfer agent. Upper passage 7 is connected with upper portion of steam generator and lower passage is connected with feed water tank. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к бытовым отопительным системам и может быть использовано для отопления индивидуальных жилых домов, гаражей и т.п. The invention relates to domestic heating systems and can be used for heating individual residential buildings, garages, etc.

Преимущественное использование- отопление дачных домов и небольших теплиц. Primary use - heating of country houses and small greenhouses.

Известны различные котельные установки, в том числе использующие электродный котел. Например, известная электродная котельная установка содержит питательный бак, насос, электродный котел и блок управления. Другая известная котельная установка содержит питательный бак, снабженный регулятором уровня, герметичный электродный котел, расширительный бак, питательный трубопровод и пароотводящую трубку с запорным вентилем. Various boiler plants are known, including those using an electrode boiler. For example, a known electrode boiler installation comprises a feed tank, a pump, an electrode boiler, and a control unit. Another known boiler installation includes a feed tank equipped with a level controller, a sealed electrode boiler, an expansion tank, a feed pipe and a steam outlet with a shut-off valve.

Известен парогенератор, в основу работы которого положен принцип действия электродного котла. A known steam generator, the basis of which is the principle of the electrode boiler.

Наиболее близким по своему техническому решению является система парового отопления низкого давления с верхним распределением пара, взятая за прототип, которая содержит котел для получения пара (парогенератор), соединенный через магистральный паропровод с верхней частью нагревательных приборов и конденсатопровод, включенный между нижней частью нагревательных приборов и котлом. The closest in technical solution is a low-pressure steam heating system with an upper steam distribution, taken as a prototype, which contains a steam boiler (steam generator) connected through a main steam line to the upper part of the heating devices and a condensate pipe connected between the lower part of the heating devices and boiler.

Недостатками системы являются сложность в обслуживании паровых котлов, высокая температура поверхности нагревательных приборов, трудность регулирования температуры отапливаемых помещений, большие потери тепла в трубопроводах. The disadvantages of the system are the difficulty in servicing steam boilers, the high surface temperature of heating devices, the difficulty of regulating the temperature of heated rooms, and large heat losses in pipelines.

Достигаемым техническим результатом изобретения является упрощение конструкции при одновременном повышении эффективности автономной котельной установки парового отопления. Achievable technical result of the invention is to simplify the design while improving the efficiency of an autonomous boiler plant for steam heating.

Это достигается тем, что в автономной котельной установке парового отопления, содержащей питательный бак с водой, снабженный регулятором уровня, парогенератор, соединенный с питательным баком, и нагревательный прибор, подключенный между парогенератором и питательным баком, парогенератор выполнен вы виде трубчатого испарителя, снабженного с внутренней стороны электродами, включенными в электрическую сеть и установленного внутри питательного бака, при этом испаритель имеет в нижней части отверстие для поступления воды, а в верхней части отверстие для выхода пара, а нагревательный прибор, конструктивно совмещенный с парогенератором, выполнен из материала повышенной теплоемкости и имеет внутри каналы для протекания теплоносителя, при этом верхний канал соединен с верхней частью парогенератора, а нижний канал с питательным баком. This is achieved by the fact that in an autonomous boiler house for steam heating containing a feed tank with water, equipped with a level regulator, a steam generator connected to the feed tank, and a heating device connected between the steam generator and the feed tank, the steam generator is designed as a tubular evaporator equipped with an internal the electrodes included in the electrical network and installed inside the feed tank, while the evaporator has a hole in the lower part for water intake, and in the upper part and a steam outlet, and the heating device, structurally combined with the steam generator, is made of material of increased heat capacity and has channels for the flow of coolant inside, with the upper channel connected to the upper part of the steam generator and the lower channel to the feed tank.

Сущность изобретения заключается в том, что нагревание и испарение воды осуществляется в сосуде малого объема трубчатом испарителе за счет протекания электрического тока между электродами испарителя через полный объем воды, заключенный в испарителе, что повышает скорость парообразования. The essence of the invention lies in the fact that the heating and evaporation of water is carried out in a vessel of small volume by a tubular evaporator due to the flow of electric current between the electrodes of the evaporator through the full volume of water enclosed in the evaporator, which increases the rate of vaporization.

Изменение уровня воды в питательном баке приводит к изменению объема испаряемой воды в испарителе, что изменяет скорость парообразования и, как следствие, позволяет регулировать температуру нагрева стенок нагревательного прибора. Changing the water level in the feed tank leads to a change in the volume of evaporated water in the evaporator, which changes the rate of vaporization and, as a result, allows you to adjust the heating temperature of the walls of the heating device.

Выполнение нагревательного прибора из материала высокой теплоемкости позволяет использовать преимущество регенеративных теплообменников: высокотемпературный теплоноситель (пар), двигаясь с высокой скоростью по каналам нагревательного прибора нагревает конструкцию, которая обогревает помещение как конвективным способом, так и излучением не только во время работы, но и после выключения котельной установки. The implementation of the heating device from a material of high heat capacity allows you to take advantage of regenerative heat exchangers: a high-temperature heat transfer medium (steam), moving at high speed through the channels of the heating device, heats the structure, which heats the room both convectively and by radiation, not only during operation, but also after turning it off boiler plant.

Совмещение в единой конструкции котельной установки и нагревательного прибора позволяет избежать потерь тепла в трубопроводах, что повышает эффективность паровой отопительной системы. The combination in a single design of the boiler installation and the heating device avoids heat loss in the pipelines, which increases the efficiency of the steam heating system.

Отличительными признаками изобретения являются введение трубчатого испарителя, снабженного с внутренней стороны электродами и установленного внутри питательного бака; введение конструктивно совмещенного с парогенератором нагревательного прибора, выполненного из материала повышенной теплоемкости и имеющего внутри каналы для протекания теплоносителя. Distinctive features of the invention are the introduction of a tubular evaporator equipped with electrodes on the inside and installed inside the feed tank; the introduction of a heating device structurally combined with a steam generator made of material of increased heat capacity and having channels for the flow of coolant inside.

Эти признаки известны из литературы, но по отношению к прототипу они являются новыми и позволяют проявить новые свойства, а именно упростить конструкцию при одновременном повышении эффективности автономной котельной установки парового отопления. These signs are known from the literature, but in relation to the prototype they are new and allow you to show new properties, namely to simplify the design while increasing the efficiency of an autonomous boiler plant for steam heating.

На чертеже схематически показана конструкция автономной котельной установки. The drawing schematically shows the design of an autonomous boiler installation.

Автономная котельная установка парового отопления представляет собой питательный бак 1, который заполняется водой 2 на высоту, определяемую регулятором 5 уровня. Внутри питательного бака 1 установлен трубчатый испаритель 3, который выполняется из изоляционного материала, например из керамики в виде трубки круглого, прямоугольного или любого иного сечения. С внутренней стороны трубчатый испаритель 3 имеет электроды 4, которые включаются в электрическую сеть. Трубчатый испаритель 3 имеет в нижней части отверстие для поступления воды 2 из питательного бака 1, а в верхней части отверстие для выхода пара. Нагревательный прибор 6 выполняется из материала повышенной теплоемкости, например из керамики, и имеет внутри каналы 7 для протекания теплоносителя. Нагревательный прибор 6 устанавливается на трубчатый испаритель 3 таким образом, что верхнее отверстие испарителя 3 соединяется с верхним каналом нагревательного прибора 6. При этом выходное отверстие нижнего канала нагревательного прибора 6 соединяется с верхней частью питательного бака 1. Каналы 7 нагревательного прибора 6 образуют замкнутый путь движения теплоносителя: отверстие для выхода пара из трубчатого испарителя 3 верхний канал промежуточные каналы нижний канал нагревательного прибора 6 вода 2 питательного бака 1-нижнее отверстие для поступления воды 2 в испаритель 3. An autonomous boiler plant for steam heating is a feed tank 1, which is filled with water 2 to a height determined by the level 5 regulator. Inside the feed tank 1, a tubular evaporator 3 is installed, which is made of insulating material, for example, ceramic, in the form of a tube of round, rectangular or any other section. On the inside, the tubular evaporator 3 has electrodes 4, which are included in the electrical network. The tube evaporator 3 has a hole in the lower part for water 2 from the feed tank 1, and in the upper part an outlet for steam. The heating device 6 is made of a material of increased heat capacity, for example, ceramic, and has inside channels 7 for the flow of coolant. The heating device 6 is mounted on the tube evaporator 3 in such a way that the upper opening of the evaporator 3 is connected to the upper channel of the heating device 6. In this case, the outlet of the lower channel of the heating device 6 is connected to the upper part of the feed tank 1. The channels 7 of the heating device 6 form a closed path of movement coolant: hole for the exit of steam from the tubular evaporator 3 upper channel intermediate channels lower channel of the heating device 6 water 2 feed tank 1 lower hole e 2 for receiving water into the evaporator 3.

Автономная котельная установка работает следующим образом. Autonomous boiler installation works as follows.

Регулятором уровня 5 устанавливается необходимый уровень воды 2 в питательном баке 1, определяемый требуемой температурой отопления помещения. Питательный бак 1 заполняется водой 2 до установленного уровня. Вследствие свойства сообщающихся сосудов вода 2 заполняет трубчатый испаритель 3 до уровня, установленного регулятором 5. The level 5 regulator sets the required water level 2 in the feed tank 1, determined by the required room heating temperature. The feed tank 1 is filled with water 2 to the set level. Due to the properties of the communicating vessels, water 2 fills the tube evaporator 3 to the level set by regulator 5.

При включении электродов 4 в электрическую сеть через весь объем воды, заключенный между электродами 4 внутри трубчатого испарителя 3 протекает электрический ток, вследствие чего вода нагревается и вскипает, образуя пар. Скорость парообразования определяется величиной ионной проводимости воды и активной площадью электродов. When you turn on the electrodes 4 in the electric network through the entire volume of water enclosed between the electrodes 4 inside the tubular evaporator 3, an electric current flows, as a result of which the water heats up and boils, forming steam. The rate of vaporization is determined by the ionic conductivity of water and the active area of the electrodes.

Пар через верхнее отверстие трубчатого испарителя 3 поступает в каналы 7 нагревательного прибора 6, где конденсируясь, отдает стенкам прибора 6 теплоту парообразования. Образовавшийся конденсат стекает из нижнего канала нагревательного прибора 6 в питательный бак 1. Steam through the upper opening of the tubular evaporator 3 enters the channels 7 of the heating device 6, where, by condensing, it gives off the heat of vaporization to the walls of the device 6. The resulting condensate flows from the lower channel of the heating device 6 into the feed tank 1.

Процесс парообразования и протекания теплоносителя по каналам нагревательного прибора идет непрерывно, пока электроды 4 включены в электрическую сеть и питательный бак 1 наполнен водой 2. The process of vaporization and the flow of coolant through the channels of the heating device is continuous, while the electrodes 4 are included in the electrical network and the feed tank 1 is filled with water 2.

Нагревательный прибор 6 отдает теплоту в окружающее пространство как конвективным способом, так и излучением, причем излучением почти в два раза выше, чем радиаторы отопления 4, что повышает эффективность отопительной системы. The heating device 6 gives off heat to the surrounding space both in a convective manner and by radiation, and the radiation is almost two times higher than the heating radiators 4, which increases the efficiency of the heating system.

Регулятор уровня 5 позволяет изменять уровень воды 2 в питательном баке 1, а следовательно, и объем испаряемой воды в трубчатом испарителе 3. Последнее обстоятельство приводит к изменению скорости парообразования и в конечном счете к повышению или понижению температуры отапливаемого помещения. The level 5 regulator allows you to change the level of water 2 in the feed tank 1, and therefore the volume of evaporated water in the tubular evaporator 3. The latter circumstance leads to a change in the rate of vaporization and ultimately to increase or decrease the temperature of the heated room.

Предлагаемая система парового отопления является полностью автономной. Она практически не требует обслуживания. В случае полного испарения или утечки воды из питательного бака электрическая цепь оказывается разомкнутой, установка автоматически выключается из работы. Заполнение питательного бака водой производится в начале эксплуатации. В дальнейшем требуется только компенсировать потери воды за счет непредусмотренных утечек пара. The proposed steam heating system is completely autonomous. It practically does not require maintenance. In the event of complete evaporation or leakage of water from the feed tank, the electric circuit is open, the unit automatically shuts down from operation. The feed tank is filled with water at the beginning of operation. In the future, it is only necessary to compensate for water losses due to unforeseen steam leaks.

Установка безопасна, поскольку теплоносителем является низкотемпературный пар и температура стенок нагревательного прибора не превышает 100^оС.Installation safe, since the coolant is a low-temperature steam and the temperature of the heating device wall does not exceed 100 ° ^C.

Claims

AUTONOMOUS BOILER INSTALLATION OF STEAM HEATING, containing a feed tank filled with water and equipped with a level regulator, a steam generator connected to the feed tank, and a heating device with channels for the flow of coolant connected between the steam generator and the feed tank, characterized in that the steam generator is installed inside the feed tank and made in the form of a tubular evaporator equipped on the inside with electrodes included in the electrical network, and holes in the lower part for entry water, and in the upper part for the exit of steam, the channels of the heating device are placed one above the other, while the upper channel is connected to the vapor outlet of the evaporator, and the lower one is connected to the feed tank.