Способ обогрева поверхности и радиационный u-образный нагреватель для его осуществления

 

Изобретение относится к технике газового обогрева производственных и других нежилых помещений. Способ обогрева поверхности радиационными U-образными нагревателями, содержащими отражатели, подводящую и обратную трубы с различной интенсивностью излучения по длине, заключается в размещении нагревателей рядами, при этом часть излучения каждого нагревателя направляют отражателями с поверхности, где оно максимально, на ту поверхность, обогреваемую соседним нагревателем, где излучение минимально. Нагреватели разворачивают в противоположные направления между собой и размещают попарно. Отработанные газы направляют в пространство между обратной трубой и ее отражателем. Радиационный U-образный нагреватель содержит излучающие подводящую и обратную трубы, зоны теплового излучения труб с разной температурой нагрева, горелку, вентилятор и отражатели, причем зоны теплового излучения имеют отдельные отражатели, по меньшей мере, один из которых закреплен с возможностью поворота. Отражатель зоны минимального теплового излучения обратной трубы установлен повернутым в сторону от нагревателя. Зоны среднего и горячего теплового излучения подводящей трубы имеют общий отражатель. Колено снабжено общим для подводящей и обратной труб отражателем. Для отвода отработанных газов под отражатель обратной трубы на ее конце дополнительно установлен патрубок. Изобретение позволяет уменьшить неравномерности распределения теплового потока по обогреваемой поверхности и повысить тепловой КПД нагревателя. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к технике газового обогрева производственных и других нежилых помещений.

Известен способ обогрева поверхности радиационными U-образными нагревателями (каталог фирмы FRACCARO, копии материалов прилагаются), который заключается в параллельной ориентации устройств относительно друг друга и размещение горелок на одной линии для облегченного подведения топлива.

Недостатком данного способа является неравномерность распределения теплового потока по обогреваемой поверхности.

Известен радиационный излучатель (патент №2047050 RU), содержащий канал, ограниченный излучающими поверхностями и имеющий выхлопной патрубок, коллектор подвода топливовоздушной смеси в канал и установленный над каналом отражатель. Излучающие поверхности выполнены в виде двух эквидистантно расположенных друг к другу вогнутых пластин, образующих криволинейный канал и направленных вогнутостью на нагреваемый объект.

Недостатком данного радиационного излучателя является низкий КПД.

Известно устройство (ближайшее по технической сущности к предлагаемому и принятое за прототип) для получения тепла из газообразного, подводимого под давлением топлива - лучевая горелка (заявка №DE 9307888 U). Лучевая горелка содержит U-образную радиационную трубу, состоящую из подводящей трубы, колена и обратной трубы. Горелка имеет как минимум два излучающих отрезка различной температуры. На начало подводящей трубы подается горячее газовое пламя, а конец обратной трубы используется для отвода отработанных газов. Радиационная труба окружена вдоль оси искривленным отражающим элементом так, что более теплый участок излучения расположен в фокусе отражающего элемента, а более холодный участок излучения расположен между фокусом и вершиной отражающего элемента. Между отрезками излучения находится дополнительный отражатель.

Недостатком данного технического решения является неоднородность распределения излучения тепла по длине нагревателя с максимальной величиной на одном конце излучателя, что ведет к одностороннему более сильному нагреву помещений, а также низкий КПД.

Задачей изобретения является уменьшение неравномерности распределения теплового излучения по обогреваемой поверхности и повышение теплового КПД нагревателя.

Сущность заявляемого способа обогрева поверхности радиационными U-образными нагревателями, содержащими отражатели, подводящую и обратную трубу с различной интенсивностью излучения по длине, заключается в том, что размещают нагреватели рядами и часть излучения каждого нагревателя направляют отражателями с поверхности, где оно максимально, на ту поверхность, обогреваемую соседним нагревателем, где излучение минимально. Нагреватели разворачивают в противоположные направления между собой и размещают попарно. Отработанные газы направляют в пространство между обратной трубой и ее отражателем.

Указанные выше особенности предлагаемого способа реализуются с помощью заявляемого устройства.

Сущность заявляемого устройства заключается в том, что радиационный U-образный нагреватель содержит излучающие подводящую и обратную трубы, зоны теплового излучения труб с разной температурой нагрева, горелку, вентилятор и отражатели, причем зоны излучения имеют отдельные отражатели, по меньшей мере, один из которых закреплен с возможностью поворота. Отражатель зоны минимального теплового излучения обратной трубы установлен повернутым в сторону от нагревателя, а зоны среднего и горячего теплового излучения подводящей трубы имеют общий отражатель. Колено нагревателя снабжено общим для подводящей и обратной труб отражателем. Для отвода отработанных газов под отражатель обратной трубы на ее конце дополнительно установлен патрубок.

На фиг.1 изображен радиационный U-образный нагреватель, вид А (снизу); на фиг.2 - разрез Б-Б; на фиг.3 - разрез В-В; на фиг.4 - график распределения теплового излучения по обогреваемой поверхности под нагревателем по длине; на фиг.5 - схема перераспределения тепловых излучений пары нагревателей (вид сверху); на фиг.6 - схема сечение Г-Г.

Радиационный U-образный нагреватель 1 содержит подводящую трубу 2, имеющую максимальное тепловое излучение в зоне 9 сжигания топлива и зону 10 среднего теплового излучения, обратную трубу 3, имеющую зону 12 среднего теплового излучения и зону 13 с минимальным тепловым излучением этой трубы, колено U-образного нагревателя, имеющее зону 11 минимального теплового излучения нагревателя, патрубок 4, установленный на конце обратной трубы 3, отражатель 5, расположенный сверху горячей и средней зоны теплового излучения подводящей трубы 2, отражатель 7, расположенный над средней зоной теплового излучения обратной трубы 3, отражатель 6, расположенный над зоной теплового излучения 11 колена нагревателя, отражатель 8, расположенный над холодной зоной теплового излучения 13 обратной трубы 3, горелку и вентилятор (на чертеже не показаны).

График распределения теплового излучения нагревателя по длине обогреваемой поверхности: 14 - кривая теплового излучения обратной трубы; 15 - кривая теплового излучения подводящей трубы; 16 - кривая суммарного теплового излучения обеих труб с отражателями, без отвода части излучения отражателем 8 на нагреваемую поверхность соседнего нагревателя; 17 - ломаная кривая (толстая линия на графике) распределения теплового излучения нагревателя по длине обогреваемой им поверхности с отражателями, установленными в рабочем положении; 18 - участок кривой 16, характеризующий суммарное тепловое излучение зоны 9 подводящей трубы нагревателя и зоны теплового излучения 13 обратной трубы нагревателя, направленное на поверхность нагрева под этой частью нагревателя; 19 - участок кривой 16, характеризующий нагрев поверхности под зонами теплового излучения 10 и 12 нагревателя; 20 - участок кривой 16, характеризующий нагрев поверхности под зоной теплового излучения 11 нагревателя, где его излучение минимально; 21 - участок кривой 15, характеризующий нагрев поверхности под зоной теплового излучения 9 нагревателя; 22 - поток излучения (заштрихованная зона), направленный отражателем 8 от обратной трубы 3 в сторону на поверхность, обогреваемую зоной теплового излучения 11 соседнего нагревателя; 23 - участок ломаной кривой 17, характеризующий суммарное тепловое излучение зоны 11 и потока излучения 22.

Способ обогрева поверхности радиационными U-образными нагревателями следующий.

Два нагревателя 24 и 25 размещают на расстоянии 26, равном ширине поверхности, обогреваемой одним нагревателем, параллельно друг другу развернув в противоположные стороны. Отражатели 8 устанавливают в таком положении, чтобы тепловые излучения зон 13 обратных труб нагревателей были взаимно направлены на поверхности 27, где тепловые излучения нагревателей минимальны. При работе поток излучения 22 каждого нагревателя не расходуется на перегрев участка 21 ломаной 17, а идет на дополнительный нагрев поверхности под зонами теплового излучения 11 (участке 23 ломаной 17) и, соответственно, уменьшение неравномерности распределения теплового излучения по обогреваемой поверхности.

Радиационный U-образный нагреватель работает следующим образом.

При подаче топливовоздушной смеси в нагреватель 1 в горелке подводящей трубы 2 зажигается пламя и нагревает зону теплового излучения 9, с которой излучается максимальный тепловой поток 21 (фиг.4), превосходящий по величине тепловые потоки других участков кривых 14 и 15 в 2...3 раза. Суммарное тепловое излучение труб 2 и 3, по длине нагревателя, также имеет максимальные значения на участке 18 и снижается до уровня участка 20, уменьшаясь почти в 2 раза.

Обратная труба 3 в зоне теплового излучения 13 снабжена отражателем 8, который повернут в сторону от общей обогреваемой поверхности нагревателя, снижая при работе нагревателя суммарное тепловое излучение участка 18 на величину 22. Таким образом, уменьшается неравномерность распределения теплового излучения нагревателя по длине нагреваемой поверхности (ломаная кривая 17).

Излучающие трубы 2 и 3 закрыты отдельными отражателями 5, 7 и 8, предотвращающими воздействие теплового излучения подводящей (более горячей) трубы на поверхность обратной трубы для того, чтобы не нагревались дополнительно отработанные газы, продуваемые через нее, и выходили в атмосферу менее горячими, оставляя тем самым до 5% теплового излучения подводящей трубы для обогрева поверхности.

Кроме того, отработанные газы, вытягиваемые вентилятором из обратной трубы 3, через патрубок 4 направляются в пространство между обратной трубой 3 и ее отражателем 8, нагревают воздух вокруг трубы, снижая тем самым долю конвективной составляющей отдачи тепла трубой, при этом доля излучающей составляющей увеличивается. Вывод отработанных газов в пространство под отражатель 8 позволяет им распространяться так же под отражателем 7 вдоль трубы 3 на всю ее длину и под отражателем 6 в зоне теплового излучения 11.

Использование заявляемых способа и устройства позволяет распределять тепловое излучение по обогреваемой поверхности более равномерно и повышает КПД нагревателя.

Формула изобретения

1. Способ обогрева поверхности радиационными U-образными нагревателями, содержащими отражатели, подводящую и обратную трубы с различной интенсивностью излучения по длине, заключающийся в размещении нагревателей рядами, отличающийся тем, что часть излучения каждого нагревателя направляют отражателями с поверхности, где оно максимально, на ту поверхность, обогреваемую соседним нагревателем, где излучение минимально.

2. Способ обогрева поверхности радиационными U-образными нагревателями по п.1, отличающийся тем, что нагреватели разворачивают в противоположные направления между собой.

3. Способ обогрева поверхности радиационными U-образными нагревателями по п.1, отличающийся тем, что нагреватели размещают попарно.

4. Способ обогрева поверхности радиационными U-образными нагревателями по п.1, отличающийся тем, что отработанные газы направляют в пространство между обратной трубой и ее отражателем.

5. Радиационный U-образный нагреватель, содержащий излучающие подводящую и обратную трубы, зоны теплового излучения труб с разной температурой нагрева, горелку, вентилятор и отражатели, отличающийся тем, что зоны теплового излучения имеют отдельные отражатели, по меньшей мере один из которых закреплен с возможностью поворота.

6. Радиационный U-образный нагреватель по п.5, отличающийся тем, что отражатель зоны минимального теплового излучения обратной трубы установлен повернутым в сторону от нагревателя.

7. Радиационный U-образный нагреватель по п.5, отличающийся тем, что зоны среднего и горячего теплового излучения подводящей трубы имеют общий отражатель.

8. Радиационный U-образный нагреватель по п.5, отличающийся тем, что колено снабжено общим для подводящей и обратной труб отражателем.

9. Радиационный U-образный нагреватель по п.5, отличающийся тем, что для отвода отработанных газов под отражатель обратной трубы на ее конце дополнительно установлен патрубок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6