[go: up one dir, main page]

RU2469244C1 - Water heating device - Google Patents

Water heating device Download PDF

Info

Publication number
RU2469244C1
RU2469244C1 RU2011123019/06A RU2011123019A RU2469244C1 RU 2469244 C1 RU2469244 C1 RU 2469244C1 RU 2011123019/06 A RU2011123019/06 A RU 2011123019/06A RU 2011123019 A RU2011123019 A RU 2011123019A RU 2469244 C1 RU2469244 C1 RU 2469244C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tank
combustion chamber
cavities
walls
liquid
Prior art date
Application number
RU2011123019/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Игнатьевич Гуров
Владимир Владимирович Курносов
Петр Сергеевич Иванов
Николай Васильевич Азаров
Original Assignee
Валерий Игнатьевич Гуров
Владимир Владимирович Курносов
Петр Сергеевич Иванов
Николай Васильевич Азаров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валерий Игнатьевич Гуров, Владимир Владимирович Курносов, Петр Сергеевич Иванов, Николай Васильевич Азаров filed Critical Валерий Игнатьевич Гуров
Priority to RU2011123019/06A priority Critical patent/RU2469244C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2469244C1 publication Critical patent/RU2469244C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: water heating device includes a tank with bottom and cover plate. In the above tank there installed is at least one vertical combustion chamber, liquid supply and discharge connection pipes, and discharge opening for combustion products, which is made in the cover plate. Device includes central cavity and intermediate cavity adjacent to side wall of the tank, cavities restricted with walls. Cavities are interconnected with liquid supply connection pipe. Spraying openings are located in upper part of walls of cavities. Combustion chamber has a gap between lower edge and bottom of the tank, concentrically between central cavity and cavity adjacent to the tank wall. Igniting through openings are located in lower part of the chamber wall, below initial water level in the tank. Burners are connected gas-dynamically to air and gas headers and uniformly built in upper edge of annular combustion chamber. Openings in upper part of walls of cavities, which are interconnected with liquid supply connection pipe, are directed towards external and internal walls of combustion chamber.
EFFECT: invention allows increasing specific heat removal from fuel combustion products at provision of smooth start-up.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области эффективных теплогенерирующих устройств.The invention relates to the field of efficient heat generating devices.

При необходимости децентрализации теплоснабжения, например для отопительно-бытовых нужд с использованием воды или водосодержащих жидкостей, важную роль могут выполнять широко применяемые в химической промышленности аппараты погружного горения (АПГ), которые вместе с КИП (регулирование подачи воздуха и газа, автоматика контроля и безопасности) и системами подачи воздуха (вентилятор с приводом), а также подачи газа образуют установку погружного горения. Важным элементом этой установки является водонагревательное устройство, в котором осуществляется барботаж (пропускание через жидкость) продуктов сгорания, поступающих из горелок, с помощью трубчатых камер сгорания, опущенных выходом на 200-300 мм под уровень жидкости. Таким образом обеспечивается прямой контакт продуктов сгорания с нагреваемой жидкостью без использования теплообменников.If it is necessary to decentralize heat supply, for example, for heating purposes using water or water-containing liquids, an important role can be played by submersible combustion apparatus (APG), widely used in the chemical industry, which together with instrumentation (regulation of air and gas supply, automatic control and safety) and air supply systems (fan with drive), as well as gas supply form a submersible combustion installation. An important element of this installation is a water heating device, in which bubbling (passing through a liquid) of the combustion products coming from the burners is carried out using tubular combustion chambers, lowered by an exit of 200-300 mm below the liquid level. This ensures direct contact of the combustion products with the heated fluid without the use of heat exchangers.

Известно устройство погружного горения (авторское свидетельство СССР на изобретение №1386216 от 28.04.1986 г.), содержащее бак с жидкостью, погружную горелку, а также патрубок выпуска продуктов сгорания в верхней части корпуса. Жидкость в баке нагревается теплом проходящих непосредственно через нее горячих выхлопных газов, генерируемых горелкой. Однако отсутствие непрерывного протока жидкости через бак не позволяет использовать это устройство для нужд теплофикации.A device for submersible combustion (USSR author's certificate for the invention No. 1386216 of 04/28/1986) containing a tank with liquid, an immersion burner, and also a pipe for the release of combustion products in the upper part of the housing is known. The liquid in the tank is heated by the heat of the hot exhaust gases generated by the burner passing directly through it. However, the lack of a continuous flow of fluid through the tank does not allow the use of this device for the needs of heating.

Известен парогазовый водонагреватель (Патент РФ №2079796 от 28.10.1991 г.), содержащий вертикальный бак с циркулирующей через него жидкостью, погружной камерой сгорания с горелкой и циркуляционной трубой, коаксиально размещенных в баке с кольцевыми зазорами относительно друг друга, вывод газа и сепарационный узел. Это устройство позволяет нагревать жидкость при непрерывном ее протоке через водонагреватель и обеспечивает меньшую потерю жидкости, уходящей с выхлопными газами. Однако заметного увеличения теплосъема водой в устройстве, несмотря на введенные конструктивные усложнения, ожидать не приходится из-за малой величины поверхностей теплопередачи от газа к жидкости и малых скоростей протекания выхлопного газа в каналах.A steam-gas water heater is known (RF Patent No. 2079796 dated 10.28.1991), containing a vertical tank with a liquid circulating through it, an immersion combustion chamber with a burner and a circulation pipe coaxially placed in the tank with annular gaps relative to each other, a gas outlet and a separation unit . This device allows you to heat the fluid with a continuous flow through the water heater and provides less loss of fluid leaving the exhaust gases. However, a noticeable increase in heat removal by water in the device, despite the introduced structural complications, is not to be expected due to the small size of the heat transfer surfaces from gas to liquid and the low rates of exhaust gas flow in the channels.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является аппарат погружного горения (Патент РФ №325974 от 21.01.1969 г.), принятый за прототип, содержащий бак с циркулирующей через него жидкостью, в котором вертикально установлены камеры сгорания с зазором между нижним обрезом и днищем бака, барботер, патрубки для ввода и вывода жидкости и удаления газов, дополнительная подпорная решетка и дополнительный патрубок подвода жидкости, подающий жидкость в сторону, противоположную подачи ее из основного патрубка. Дополнительная подпорная решетка установлена выше барботера так, что между ними имеется достаточно толстый слой жидкости, при этом дополнительный патрубок расположен выше уровня жидкости в баке.The closest in technical essence and the achieved result is a submersible combustion apparatus (RF Patent No. 325974 of 01/21/1969), adopted as a prototype, containing a tank with a liquid circulating through it, in which combustion chambers are vertically mounted with a gap between the lower edge and the bottom tank, bubbler, nozzles for fluid inlet and outlet and gas removal, an additional retaining grate and an additional fluid supply pipe, supplying liquid to the side opposite to its supply from the main pipe. An additional retaining grid is installed above the bubbler so that there is a sufficiently thick layer of liquid between them, with an additional nozzle located above the liquid level in the tank.

Техническое решение по прототипу хотя и позволяет несколько увеличить теплосъем от выхлопного газа, но в нем все еще не полностью используется тепловой потенциал горючей смеси из-за недостаточного перемешивания продуктов сгорания с жидкостью. При этом в устройстве из-за установки дополнительной подпорной решетки существенно увеличено заглубление камеры сгорания, что требует соответствующего увеличения давления воздуха, поступающего в камеру сгорания, а следовательно, и увеличения мощности компрессора или вентилятора, подающего воздух в устройство. Кроме того, увеличенное заглубление камеры сгорания делает невозможным плавный, без взрывных хлопков, запуск устройства.The technical solution of the prototype, although it allows to slightly increase the heat removal from the exhaust gas, but it still does not fully utilize the thermal potential of the combustible mixture due to insufficient mixing of the combustion products with the liquid. Moreover, due to the installation of an additional retaining lattice, the depth of the combustion chamber is substantially increased, which requires a corresponding increase in the pressure of air entering the combustion chamber, and, consequently, an increase in the power of the compressor or fan supplying air to the device. In addition, the increased depth of the combustion chamber makes it impossible to smoothly start the device without explosive pops.

Для устранения недостатков прототипа и для решения задач повышения эффективности работы аппарата погружного горения при запуске и эксплуатации предлагается применительно к нагреву воды водонагревательное устройство, в основу которого положено решение следующих задач:To eliminate the disadvantages of the prototype and to solve problems of increasing the efficiency of the submersible combustion apparatus during start-up and operation, a water heating device is proposed with respect to water heating, which is based on the solution of the following problems:

- увеличение удельного теплосъема с выхлопных газов в жидкость без дополнительных внешних энергозатрат,- increase in specific heat removal from exhaust gases to liquid without additional external energy consumption,

- обеспечение плавных, без взрывных хлопков, запусков устройства.- ensuring smooth, without explosive pops, device starts.

Поставленные задачи решаются тем, что водонагревательное устройство содержит бак (например, цилиндрической формы) с днищем и крышкой, установленную в баке, по меньшей мере, одну вертикальную камеру сгорания (например, кольцевой формы) с зазором между нижним обрезом камеры и днищем бака, залитую выше нижнего обреза камеры жидкость, патрубки подвода и отвода жидкости, отверстие отвода продуктов сгорания в крышке.The tasks are solved in that the water heating device comprises a tank (for example, a cylindrical shape) with a bottom and a lid installed in the tank, at least one vertical combustion chamber (for example, an annular shape) with a gap between the bottom edge of the chamber and the bottom of the tank, filled above the lower edge of the chamber, liquid, nozzles for supplying and discharging liquid, a hole for discharging combustion products in the lid.

Новым в изобретении является то, что устройство дополнительно содержит магистраль горючего газа и воздушную магистраль с кранами, воздушный коллектор, газовый коллектор, горелки, центральную и промежуточную, примыкающую к боковой стенке бака полости, ограниченные стенками и сообщающиеся с патрубком подвода жидкости, расположенными в верхней части стенок этих полостей кольцевыми рядами разбрызгивающих отверстий. Камера сгорания расположена концентрично между центральной и примыкающей к стенке бака полостями и снабжена в нижней части в стенке росжиговыми сквозными отверстиями. Эти отверстия расположены ниже исходного уровня залитой в баке воды. Горелки связаны газодинамически с воздушным коллектором, соединенным через кран с воздушной магистралью и с газовым коллектором, связанным через кран с магистралью горючего газа. Горелки встроены равномерно по окружности в верхний торец кольцевой камеры сгорания. Разбрызгивающие отверстия в верхней части стенок полостей бака направлены в сторону наружной и внутренней стенок камеры сгорания.New in the invention is that the device further comprises a combustible gas line and an air line with valves, an air manifold, a gas manifold, burners, a central and an intermediate cavity adjacent to the side wall of the tank, bounded by the walls and communicating with the liquid supply pipe located in the upper parts of the walls of these cavities in annular rows of spray holes. The combustion chamber is located concentrically between the central and adjacent cavities to the wall of the tank and is provided with lower through holes in the lower part of the wall. These holes are located below the initial level of the water filled in the tank. The burners are connected gasdynamically to an air collector connected through a tap to the air line and to a gas collector connected through a tap to a combustible gas line. The burners are integrated uniformly around the circumference into the upper end face of the annular combustion chamber. Spray holes in the upper part of the walls of the cavity of the tank are directed towards the outer and inner walls of the combustion chamber.

При такой конструкции водонагревающего устройства:With this design of a water heating device:

- магистраль горючего газа и воздушная магистраль с кранами подводят к устройству компоненты топлива для обеспечения работы устройства.- a combustible gas line and an air line with cranes supply fuel components to the device to ensure the operation of the device.

- воздушный коллектор обеспечивает подачу воздуха, а газовый коллектор - горючего газа (например, природного газа) в заданном соотношении и с одинаковым расходом к каждой горелке;- the air collector provides air supply, and the gas collector - combustible gas (for example, natural gas) in a predetermined ratio and with the same flow rate to each burner;

- горелка, смешивая поступающие воздух и горючий газ, выдает гомогенную горючую смесь, которая сгорает в камере сгорания, образуя горячий выхлопной газ;- the burner, mixing the incoming air and combustible gas, produces a homogeneous combustible mixture, which burns in the combustion chamber, forming a hot exhaust gas;

- центральная и промежуточная полости с сквозными отверстиями (в боковых, ограничивающих их стенках), направленными на камеру сгорания, обеспечивают за счет впрыска через разбрызгивающие отверстия жидкости в полости, смежные с камерой сгорания, увеличение теплосъема с выхлопных газов;- the central and intermediate cavities with through holes (in the side walls bounding them) directed to the combustion chamber, provide, through the injection of liquid through the spray holes in the cavities adjacent to the combustion chamber, an increase in heat removal from exhaust gases;

- применение камеры сгорания кольцевого типа позволяет существенно увеличить площадь поверхности выхлопного газа, контактирующей через боковые стенки с водой, что также увеличивает теплоотдачу выхлопных газов воде;- the use of a combustion chamber of the ring type allows to significantly increase the surface area of the exhaust gas in contact with water through the side walls, which also increases the heat transfer of exhaust gases to water;

- розжиговые отверстия в боковой стенке камеры сгорания, расположенные между нижним срезом камеры сгорания и исходным уровнем жидкости, позволяют производить запуск устройства при меньшем избыточном давлении в камере сгорания из-за меньшего противодавления жидкости на нижнем ее срезе. Это дает возможность уменьшить начальный объем горючей смеси в камере сгорания и, соответственно, скачек давления в ней при запуске; зазор между нижним обрезом камеры сгорания и днищем бака необходим для облегчения прохода выхлопных газов из камеры сгорания в толщу воды в баке и улучшения теплоотдачи от газов к воде за счет интенсификации барботажа.- firing holes in the side wall of the combustion chamber, located between the lower cut of the combustion chamber and the initial level of the liquid, allow the device to be started at a lower overpressure in the combustion chamber due to less backpressure of the liquid at its lower cut. This makes it possible to reduce the initial volume of the combustible mixture in the combustion chamber and, accordingly, the pressure surges in it at startup; the gap between the lower edge of the combustion chamber and the bottom of the tank is necessary to facilitate the passage of exhaust gases from the combustion chamber into the water column in the tank and to improve heat transfer from gases to water due to the intensification of bubbling.

Горелки в камере сгорания могут быть расположены по окружности на расстоянии не более 10-12 диаметров выходного сечения горелки друг от друга, что, как показывает опыт, позволяет обеспечить гарантированную устойчивость фронта пламени в камере сгорания без применения дополнительных стабилизирующих конструктивных элементов.The burners in the combustion chamber can be located around the circumference at a distance of no more than 10-12 diameters of the outlet section of the burner from each other, which, as experience shows, ensures guaranteed stability of the flame front in the combustion chamber without the use of additional stabilizing structural elements.

Зазор между нижним обрезом камеры сгорания и днищем бака составляет не менее ширины выходного сечения камеры сгорания, что обеспечивает, по опытным данным, максимальную передачу тепла от горячих газов к жидкости при минимальной затрате мощности на сжатие воздуха, поступающего в камеру сгорания.The gap between the lower edge of the combustion chamber and the bottom of the tank is not less than the width of the output section of the combustion chamber, which provides, according to experimental data, the maximum heat transfer from hot gases to the liquid with minimal expenditure of power on the compression of the air entering the combustion chamber.

Расположение розжиговых сквозных отверстий в стенке камеры сгорания может обеспечивать заглубление ниже исходного уровня жидкости в баке на 25-35% меньше, чем заглубление нижнего обреза камеры сгорания. Это по опытным данным обеспечивает плавный запуск при практическом отсутствии уменьшения теплосъема с выхлопного газа, проходящего через розжиговые отверстия на номинальном режиме работы устройства.The location of the firing through holes in the wall of the combustion chamber can provide a depth below the initial liquid level in the tank 25-35% less than the depth of the lower edge of the combustion chamber. According to experimental data, this ensures a smooth start-up with virtually no decrease in heat removal from the exhaust gas passing through the ignition holes at the nominal operating mode of the device.

Водонагревательное устройство может дополнительно содержать смеситель и кран вне бака, которые дают возможность создавать горючую смесь не в каждой горелке камеры сгорания, а централизованно в смесителе, причем воздушная магистраль соединена с воздушным коллектором последовательно через кран и смеситель, магистраль горючего газа дополнительно соединена со смесителем через кран, что позволяет подавать во все горелки камеры сгорания горючую смесь строго одинакового качества, упрощает конструкцию горелок и понижает стоимость устройства.The water heating device may further comprise a mixer and a faucet outside the tank, which make it possible to create a combustible mixture not in each burner of the combustion chamber, but centrally in the mixer, the air line being connected to the air manifold in series through a tap and mixer, the combustible gas line is additionally connected to the mixer through a faucet that allows to supply a combustible mixture of exactly the same quality to all burners of the combustion chamber, simplifies the design of the burners and reduces the cost of the device wa.

Таким образом решена поставленная в изобретении задача. Разработана конструктивная схема устройства, обеспечивающего нагрев проточной воды в баке с увеличенным удельным теплосъемом с выхлопных газов без дополнительных внешних энергозатрат с плавным, без взрывных хлопков многократным запуском.Thus, the task of the invention is solved. A design diagram of a device was developed that provides heating of running water in a tank with an increased specific heat removal from exhaust gases without additional external energy consumption with a smooth, multiple-launch without explosive popping.

Настоящее изобретение будет более понятно после рассмотрения последующего описания водонагревательного устройства со ссылкой на прилагаемые схемы на фиг.1-2.The present invention will be more clear after considering the following description of a water heating device with reference to the accompanying diagrams in FIGS. 1-2.

На фиг.1 показано схематически водонагревательное устройство.Figure 1 shows schematically a water heating device.

На фиг.2 показана схема водонагревательного устройства с централизованной подачей горючей смеси.Figure 2 shows a diagram of a water heating device with a centralized supply of a combustible mixture.

Водонагревательное устройство (см. фиг.1) содержит бак 1, в частности цилиндрической формы, с днищем 2 и крышкой 3, установленную в баке, по меньшей мере, одну вертикальную камеру сгорания 4, патрубки 5 и 6 подвода и отвода жидкости соответственно и отверстие 7 отвода продуктов сгорания в крышке. Новым в изобретении является то, что устройство дополнительно содержит магистраль 8 горючего газа с краном 9, воздушную магистраль 10 с краном 11, воздушный коллектор 12, газовый коллектор 13, горелки 14, центральную (например, цилиндрическую) и промежуточную (например, кольцевую), примыкающую к боковой стенке бака 1 полости 15 и 16 соответственно, ограниченные стенками с расположенными в верхней части этих стенок кольцевыми рядами разбрызгивающих отверстий 17. Камера сгорания 4 может быть выполнена кольцевой, с зазором между нижним обрезом и днищем 2 бака 1. Камера сгорания 4 расположена концентрично между центральной и примыкающей к стенке бака полостями 15 и 16, соответственно, и снабжена в нижней части стенки розжиговыми сквозными отверстиями 18. Розжиговые отверстия 18 расположены ниже исходного уровня залитой в баке 1 воды. Горелки 14 связаны газодинамически с воздушным коллектором 12 и с газовым коллектором 13, Воздушный коллектор 12 соединен через кран 11 с воздушной магистралью 10. Газовый коллектор 13 связан через кран 9 с магистралью 8 горючего газа. Горелки 14 равномерно по окружности встроены в верхний торец камеры сгорания 4. Разбрызгивающие отверстия 17 в верхней части стенок полостей 15 и 16, направлены в сторону внутренней и наружной стенок камеры сгорания 4 соответственно. Полости 15 и 16 сообщаются с патрубком 5 подвода жидкости.The water heating device (see Fig. 1) comprises a tank 1, in particular of a cylindrical shape, with a bottom 2 and a cover 3, installed in the tank, at least one vertical combustion chamber 4, nozzles 5 and 6 for supplying and discharging liquid, respectively, and an opening 7 exhaust gases in the cover. New in the invention is that the device further comprises a combustible gas line 8 with a valve 9, an air line 10 with a valve 11, an air manifold 12, a gas manifold 13, a burner 14, central (for example, cylindrical) and intermediate (for example, annular), adjacent to the side wall of the tank 1 of the cavity 15 and 16, respectively, bounded by the walls located in the upper part of these walls of the annular rows of spray holes 17. The combustion chamber 4 can be made annular, with a gap between the bottom edge and the bottom 2 of the tank 1. The combustion chamber 4 is located concentrically between the central and adjacent to the wall of the tank cavities 15 and 16, respectively, and is equipped in the lower part of the wall with firing through holes 18. The firing holes 18 are located below the initial level of water filled in the tank 1. The burners 14 are connected gasdynamically to the air collector 12 and to the gas manifold 13, the air collector 12 is connected via a valve 11 to the air line 10. The gas collector 13 is connected through a valve 9 to the combustible gas line 8. The burners 14 are uniformly integrated around the circumference into the upper end of the combustion chamber 4. The spray holes 17 in the upper part of the walls of the cavities 15 and 16 are directed towards the inner and outer walls of the combustion chamber 4, respectively. Cavity 15 and 16 are in communication with the pipe 5 fluid supply.

Водонагревательное устройство (см. фиг.2) может дополнительно содержать смеситель 19 и кран 20. Воздушная магистраль 10 соединена через кран 11 и смеситель 19 с воздушным коллектором 12. Магистраль 8 горючего газа соединена через кран 9 с газовым коллектором 13 и дополнительно через кран 20 со смесителем 19.The water heating device (see FIG. 2) may further comprise a mixer 19 and a faucet 20. The air line 10 is connected via a faucet 11 and the mixer 19 to an air manifold 12. A combustible gas line 8 is connected through a faucet 9 to a gas manifold 13 and further through a faucet 20 with mixer 19.

Работа устройства (см. фиг.1) осуществляется следующим образом. Перед запуском с помощью патрубка 5 подвода жидкости заполняются центральная и промежуточная полости 15 и 16 соответственно, откуда через разбрызгивающие отверстия 17 в стенках полостей 15 и 16 жидкость поступает в бак 1. Из бака 1 жидкость отводится через патрубок 6 отвода жидкости, чем обеспечивается такой проток жидкости через бак 1, при котором обеспечивается расчетный для запуска уровень заглубления камеры сгорания 4 и расположения розжиговых отверстий 18 ниже этого уровня жидкости. При запуске устройства в горелки 14 из магистрали 8 горючего газа через кран 9 и газовый коллектор 13 подается горючий газ, а из воздушной магистрали 10 через кран 11 и воздушный коллектор 12 подается воздух с расходом и давлением, ниже расчетных. При этом уровень жидкости в камере сгорания 4 понижается ниже уровня расположения розжиговых отверстий 18. В горелках 14 газ и воздух перемешиваются и образующаяся горючая смесь поджигается воспламенителем (не показано). От сгорания смеси образуется горячий выхлопной газ в камере сгорания 4, который, проходя через розжиговые отверстия 18 и жидкость в полости бака 1, поступает в отверстие 7 отвода продуктов сгорания в крышке 3. После запуска устройства устанавливаются номинальные значения подачи расходов горючего газа и воздуха, поступающих в горелки 14. Существенно увеличивается и образование продуктов сгорания и их давление в камере сгорания 4. При этом уровень воды в камере сгорания 4 понижается, а в баке 1, соответственно, повышается. Увеличенный расход выхлопного газа не может полностью пройти через розжиговые отверстия 18, и основное его количество проходит через нижний обрез камеры сгорания 4 в толщу жидкости в баке 1. Проходя сквозь толщу жидкости, выхлопной газ интенсивно отдает часть своего тепла жидкости, поступает в «наджидкостные» области бака 1 и далее через отверстие 7 в крышке 3 бака 1 уходит в атмосферу. В «наджидкостные» полости бака 1 также впрыскивается жидкость через разбрызгивающие отверстия 17 из центральной и промежуточной полостей 15 и 16 соответственно, что приводит к дополнительному отбору тепла жидкостью от выхлопного газа.The operation of the device (see figure 1) is as follows. Before starting, the central and intermediate cavities 15 and 16 are filled using the fluid supply pipe 5, respectively, from where the liquid enters the tank 1 through the spray holes 17 in the walls of the cavities 15 and 16. From the tank 1, the fluid is discharged through the pipe 6 of the fluid outlet, which ensures such a flow liquid through the tank 1, at which the level of penetration of the combustion chamber 4 and the location of the ignition holes 18 below this liquid level, which is calculated for starting, is provided. When the device is started, combustible gas is supplied to the burners 14 from the combustible gas line 8 through the valve 9 and the gas manifold 13, and air is supplied from the air line 10 through the valve 11 and the air manifold 12 with a flow rate and pressure lower than calculated. In this case, the liquid level in the combustion chamber 4 decreases below the location of the ignition openings 18. In the burners 14, the gas and air are mixed and the resulting combustible mixture is ignited by an igniter (not shown). From the combustion of the mixture, hot exhaust gas is generated in the combustion chamber 4, which, passing through the ignition holes 18 and the liquid in the cavity of the tank 1, enters the opening 7 of the exhaust products in the lid 3. After starting the device, the nominal values of the flow rate of combustible gas and air are set, entering the burners 14. Significantly increases the formation of combustion products and their pressure in the combustion chamber 4. At the same time, the water level in the combustion chamber 4 decreases, and in the tank 1, respectively, increases. The increased exhaust gas flow cannot completely pass through the ignition openings 18, and its main quantity passes through the lower edge of the combustion chamber 4 into the liquid column 1. Passing through the liquid column, the exhaust gas intensively gives off part of its liquid heat and enters “super-liquid” area of the tank 1 and then through the hole 7 in the cover 3 of the tank 1 goes into the atmosphere. Liquid is also injected into the "super-fluid" cavities of the tank 1 through the spray holes 17 from the central and intermediate cavities 15 and 16, respectively, which leads to additional heat removal by the liquid from the exhaust gas.

При работе устройства по фиг.2 при запуске кран 9 закрыт, открываются краны 20 и 11, горючий газ из магистрали 8 и воздух из магистрали 10 поступают в смеситель 19, где газ и воздух перемешиваясь образуют горючую смесь, которая далее через воздушный коллектор 12 подается во все горелки 14 камеры сгорания 4. Далее работа устройства проходит так же, как и в устройстве по фиг.1.During operation of the device of FIG. 2, at start-up, the valve 9 is closed, the valves 20 and 11 open, the combustible gas from the line 8 and the air from the line 10 enter the mixer 19, where gas and air are mixed to form a combustible mixture, which is then supplied through the air collector 12 in all burners 14 of the combustion chamber 4. Next, the operation of the device is the same as in the device of Fig.1.

Погружной нагрев жидкости широко используется в химической промышленности для выпаривания различных растворов, а также в теплофикационных котельных установках. За счет прохождения выхлопного газа через толщу жидкости из погруженной в нее на 200-300 мм камеры сгорания теплосъем жидкости существенно выше, чем при использовании обычных теплообменных аппаратов. Внедрение в поток выхлопного газа струй жидкости через разбрызгивающие отверстия 17 дополнительно увеличивает отдачу тепла жидкости, при этом температура выходящего газа составляет 40-45°C против значения температуры 130, характерного для традиционных котельных. Это позволяет на 95-98% использовать теплоту сгорания топлива и повысить экологические показатели по вредным выбросам. К тому же простота конструкции устройства и исключение теплообменника позволяют снизить стоимость водонагревательного устройства на 30-40%. При этом промежуточная полость 16 помимо увеличения поверхности теплообмена жидкости с выхлопным газом уменьшает отток тепла из бака 1 за счет меньшей температуры присутствующей в ней жидкости по сравнению с температурой жидкости, поступающей в отвод 6. Это дополнительно повышает эффективность работы устройства.Submersible heating of the liquid is widely used in the chemical industry for the evaporation of various solutions, as well as in heating boiler plants. Due to the passage of exhaust gas through the fluid from the combustion chamber immersed in it at 200-300 mm, the heat removal of the liquid is significantly higher than when using conventional heat exchangers. The introduction of liquid jets into the exhaust gas stream through the spray holes 17 further increases the heat transfer of the liquid, while the temperature of the exhaust gas is 40-45 ° C against the temperature value 130, which is typical for traditional boiler houses. This makes it possible to use the heat of combustion of fuel by 95-98% and increase environmental indicators for harmful emissions. In addition, the simplicity of the design of the device and the exclusion of the heat exchanger can reduce the cost of a water heating device by 30-40%. In this case, the intermediate cavity 16, in addition to increasing the heat exchange surface of the liquid with the exhaust gas, reduces the outflow of heat from the tank 1 due to the lower temperature of the liquid present in it compared to the temperature of the liquid entering the outlet 6. This further increases the efficiency of the device.

Эффективность погружного нагрева воды, используемой для теплофикационных нужд, подтверждена экспериментально.The efficiency of immersion heating of water used for heating needs is confirmed experimentally.

Claims (3)

1. Водонагревательное устройство, содержащее бак с днищем и крышкой, установленную в баке, по меньшей мере, одну вертикальную камеру сгорания с зазором между нижним обрезом и днищем бака, залитую выше нижнего обреза камеры жидкость, патрубки подвода и отвода жидкости, отверстие отвода продуктов сгорания в крышке, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит магистраль горючего газа и воздушную магистраль с кранами, воздушный коллектор, газовый коллектор, горелки, центральную и промежуточную, примыкающую к боковой стенке бака, полости, ограниченные стенками и сообщающиеся с патрубком подвода жидкости, расположенными в верхней части стенок этих полостей разбрызгивающими отверстиями, где камера сгорания расположена концентрично между центральной и примыкающей к стенке бака полостями и снабжена в нижней части стенки розжиговыми сквозными отверстиями, расположенными ниже исходного уровня залитой в баке жидкости, горелки связаны газодинамически с воздушным коллектором, соединенным через кран с воздушной магистралью и с газовым коллектором, связанным через кран с магистралью горючего газа, причем горелки встроены равномерно в верхнем торце камеры сгорания, отверстия в верхней части стенок полостей бака направлены в сторону наружной и внутренней стенок камеры сгорания.1. A water heating device comprising a tank with a bottom and a lid installed in the tank, at least one vertical combustion chamber with a gap between the lower edge and the bottom of the tank, liquid filled above the lower edge of the chamber, nozzles for supplying and discharging liquid, an opening for exhausting combustion products in the lid, characterized in that the device further comprises a combustible gas line and an air line with taps, an air manifold, a gas manifold, burners, central and intermediate, adjacent to the side wall of the tank, p cavities bounded by walls and communicating with a fluid supply pipe located at the upper part of the walls of these cavities by spray holes, where the combustion chamber is concentrically between the central and adjacent cavities of the tank wall and provided with ignition through holes in the lower part of the wall located below the initial level liquid tank, burners are connected gasdynamically with an air collector connected through a tap to the air line and with a gas collector connected through the the backbone of combustible gas, the burner being uniformly embedded in the upper end of the combustion chamber, the openings in the upper part of the tank walls of the cavities are directed towards the outside and inside of the combustion chamber walls. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что горелки в камере сгорания расположены равномерно на расстоянии не более 10-12 диаметров выходного сечения горелки друг от друга, зазор между нижним обрезом камеры сгорания и днищем бака составляет не менее ширины выходного сечения камеры сгорания, заглубление розжиговых сквозных отверстий в стенке камеры сгорания ниже исходного уровня жидкости составляет 25-35% от величины заглубления нижнего обреза камеры сгорания.2. The device according to claim 1, characterized in that the burners in the combustion chamber are evenly spaced at a distance of not more than 10-12 diameters of the outlet section of the burner from each other, the gap between the lower edge of the combustion chamber and the bottom of the tank is not less than the width of the outlet section of the combustion chamber , the depth of the ignition through holes in the wall of the combustion chamber below the initial liquid level is 25-35% of the depth of the bottom edge of the combustion chamber. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит смеситель и кран, причем воздушная магистраль соединена с воздушным коллектором последовательно через кран и смеситель, магистраль горючего газа дополнительно соединена со смесителем через кран. 3. The device according to claim 1, characterized in that it contains a mixer and a tap, the air line being connected to the air collector in series through a tap and a mixer, the combustible gas line is additionally connected to the mixer through a tap.
RU2011123019/06A 2011-06-08 2011-06-08 Water heating device RU2469244C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011123019/06A RU2469244C1 (en) 2011-06-08 2011-06-08 Water heating device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011123019/06A RU2469244C1 (en) 2011-06-08 2011-06-08 Water heating device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2469244C1 true RU2469244C1 (en) 2012-12-10

Family

ID=49255794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011123019/06A RU2469244C1 (en) 2011-06-08 2011-06-08 Water heating device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2469244C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2659711C1 (en) * 2017-10-13 2018-07-03 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Hot-water device and method of its operation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU325974A1 (en) * Всесоюзный научно исследовательский , проектный институт галургии UNDER COMBUSTION COMBUSTION ALL-UNION '
SU775534A1 (en) * 1975-12-12 1980-10-30 Предприятие П/Я А-1297 Liquid heater
RU2079796C1 (en) * 1991-10-28 1997-05-20 Борис Александрович Ксенякин Steam-gas water heater
RU43306U1 (en) * 2004-07-01 2005-01-10 Открытое акционерное общество "Томский научно-исследовательский и проектный институт нефти и газа Восточной нефтяной компании" INSTALLATION FOR THERMAL INFLUENCE ON OIL LAYER
EP1514431A2 (en) * 2001-11-06 2005-03-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. Wireless communication arrangements with encapsulation and header compression

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU325974A1 (en) * Всесоюзный научно исследовательский , проектный институт галургии UNDER COMBUSTION COMBUSTION ALL-UNION '
SU775534A1 (en) * 1975-12-12 1980-10-30 Предприятие П/Я А-1297 Liquid heater
RU2079796C1 (en) * 1991-10-28 1997-05-20 Борис Александрович Ксенякин Steam-gas water heater
EP1514431A2 (en) * 2001-11-06 2005-03-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. Wireless communication arrangements with encapsulation and header compression
RU43306U1 (en) * 2004-07-01 2005-01-10 Открытое акционерное общество "Томский научно-исследовательский и проектный институт нефти и газа Восточной нефтяной компании" INSTALLATION FOR THERMAL INFLUENCE ON OIL LAYER

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2659711C1 (en) * 2017-10-13 2018-07-03 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Hot-water device and method of its operation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0180417B1 (en) A pulsing combustion device
CN109611871B (en) A kind of waste gas treatment system and its purification treatment process
RU2378569C2 (en) Straight flow boiler
US1236793A (en) Power-generator.
CN103492806A (en) Internal and external flame composite multi-stage burner
CN108844230B (en) A kind of food rapid heating equipment and method
RU166945U1 (en) WATER HEATER
RU2469244C1 (en) Water heating device
CN202442315U (en) Gas energy-saving steam generator
CN108310926A (en) Combustion tail gas treatment and heat recovery device
RU2293253C1 (en) Pulse burning boiler
RU2594833C1 (en) Vaporizer for liquefied hydrocarbon gas
RU2032128C1 (en) Hot-water boiler
CN108006639B (en) High-temperature high-pressure gas burner
CN215259728U (en) A device for producing steam by low-nitrogen combustion of gas
RU2546683C1 (en) Heating oven
CN212901545U (en) Backward flow formula tail gas burns device
CN211601082U (en) Catalytic combustion water heater with novel combustion chamber
RU2511795C2 (en) Method of hydrogen combustion energy conversion into thermal energy of boiler water and device for method implementation
RU2616962C1 (en) Heat generator combustion chamber
CN109631329B (en) A gas oil boiler
RU2454605C1 (en) Technological vortex ejection gas burner
CN209960486U (en) Furnace end and rice steaming and boiling bucket
KR20100089989A (en) Liquid heating apparatus using thermal exchange between liquid and exhaustion gas
CN215832176U (en) Gas boiler that combustion efficiency is high

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160609