Печь для бани "гейзер" и способ перегрева пара

Изобретение относится к конструкции печей и способу генерации перегретого пара. Предназначено для оборудования бань стационарного и мобильного типов, а также для обогрева бытовых и производственных помещений. Печь для бани содержит металлический корпус с топкой, дымоходом и открытый контейнер с теплообменным крупнодисперсным материалом. Указанный открытый контейнер размещен в верхней части топки со стороны обогреваемого помещения. В топке помещена емкость повышенного давления с теплообменным крупнодисперсным материалом и установленным в ее верхней части влагораспределительным устройством, соединенным с баком для парообразующей жидкости посредством дозатора. В указанной емкости снизу вверх встроена дроссельная труба, проходящая через теплообменный крупнодисперсный материал и верхнюю часть топки в указанный открытый контейнер, обеспечивающая дополнительный перегрев образовавшегося в емкости повышенного давления перегретого пара в верхней части топки и за счет рекуперативного теплообмена с крупнодисперсным материалом. Охарактеризован также способ перегрева пара в описанной печи. Технический результат: получение перегретого пара с регулируемой температурой и влажностью. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к конструкции печей и способу генерации перегретого пара и может быть использовано при оборудовании бань стационарного и мобильного типов, а также для обогрева бытовых и производственных помещений.

Известны печи для бани, содержащие металлический корпус, топку, камеру с находящимися в ней камнями и дымовую трубу, установленную над камерой. При эксплуатации получают чистый пар, плеснув на камни горячую воду (RU 2005263 C1, F 24 B 1/24, 07.03.1993).

Недостатком указанных печей является возможность попадания в парильню топочных газов и наличие в паре с относительной влажностью до 70% крупных капель доведенной до кипения воды. При этом невозможно получение перегретого пара с относительной влажностью менее 25%.

Известны способы получения перегретого пара из влажного пара высокого давления путем отделения жидкости от пара, дросселирования и перегрева за счет теплообмена с насыщенным паром и повышения тем самым экономичности (SU 561048 A, F 22 G 1/10, 01.08.1977).

Недостатком способов является необходимость в дополнительном парогенераторе и трудность стабилизации температуры перегретого пара.

Основной задачей, которая решается в настоящем техническом предложении, является возможность получения перегретого пара с регулируемой температурой и влажностью. Это позволяет положительно влиять на здоровье человека перегретым паром из лечебных настоев ароматических трав при температуре свыше 110°С и относительной влажностью 15%.

Этот результат достигается следующим образом.

В печи для бани “Гейзер”, содержащей металлический корпус с топкой, дымоходом и открытый контейнер с теплообменным крупнодисперсным материалом, указанный открытый контейнер размещен в верхней части топки со стороны обогреваемого помещения, в топке помещена емкость повышенного давления с теплообменным крупнодисперсным материалом и установленным в ее верхней части влагораспределительным устройством, соединенным с баком для парообразующей жидкости посредством дозатора, в указанной емкости снизу вверх встроена дроссельная труба, проходящая через теплообменный крупнодисперсный материал и верхнюю часть топки в указанный открытый контейнер, обеспечивающая дополнительный перегрев образовавшегося в емкости повышенного давления перегретого пара в верхней части топки и за счет рекуперативного теплообмена с крупнодисперсным материалом.

При этом дозатор жидкости может быть выполнен в виде дроссельного канала или в виде вентиля с ручным управлением, или в виде электромагнитного клапана, соединенного с блоком управления подачей жидкости с заданной временной скважностью между включениями.

Сформулированный технический результат достигается также за счет того, что по способу перегрева пара в описанной выше печи насыщенный пар получают в емкости повышенного давления при контакте жидкости с нагретым теплообменным крупнодисперсным материалом при увеличении давления до дросселирования, а дальнейший перегрев сдросселированного пара осуществляют в верхней части дроссельной трубы, проходящей через топку, и путем рекуперативного теплообмена с теплообменным крупнодисперсным материалом в открытом контейнере.

В дроссельной трубе происходит резкое увеличение скорости пара, которое на выходе из трубы в дополнительный контейнер сопровождается звуковым эффектом. Имеет место имитация естественным гейзерам Камчатки, в основе которых лежит периодичность повторяемости покоя, наполнения котловинки водой, фонтанирования паропроводящей смеси и интенсивных выбросов пара с наступлением покоя. Подобное состояние печи продолжается в режиме ручного или автоматического управления.

Перегрев сдросселированного пара осуществляют в верхней части дроссельной трубы, проходящей через топку, и путем рекуперативного теплообмена с крупнодисперсным материалом в дополнительном контейнере.

Таким образом осуществляют трехступенчатый перегрев пара в печи.

При дросселировании проявляется эффект Джоуля-Томсона, заключающийся в изменении температуры газа в результате медленного протекания его под действием постоянного перепада давления сквозь дроссель. Например, при перепаде давления на дросселе, равном 1 атм, снижение температуры на выходе дросселя составляет для воздуха (-0,25)°С. В рассматриваемом нами способе снижение температуры перегретого пара не превысит (1,0-1,5)°С, чем можно пренебречь.

Предложенное изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид печи для бани “Гейзер”.

Печь содержит металлический корпус 1, внутри которого размещена топка 2 с горящими дровами 3. Отопление могут производить на твердом топливе (дрова, торф и т.п.), газообразном топливе или электронагревателями при незначительном изменении топки. Топка имеет дверцу 4 и поддувало 5. В верхней части имеется со стороны нагреваемого помещения открытый контейнер 6, заполненный теплообменным крупнодисперсным материалом 7, и дымовая труба 8, проходящая через сменный бак для горячей воды 9. С одной из сторон корпуса приварена герметичная емкость повышенного давления 10 с теплообменным крупнодисперсным материалом 7. Конструктивно емкость 10 может быть приварена с трех сторон корпуса, выполняя одновременно роль теплозащитного кожуха. Через емкость 10 снизу вверх встроена дроссельная труба 11, проходящая через теплообменный крупнодисперсный материал 7, верхнюю часть топки 2 и открытый контейнер 6. В верхней части емкости 10 размещено влагораспределительное устройство 12, соединенное патрубком 13 и дроссельным каналом 14 с баком 15 для парообразующей жидкости 16.

Предлагаемая печь для бани “Гейзер” работает следующим образом.

В топку 2 металлического корпуса 1 рассматриваемой модификации через дверцу 4 закладывается топливо 3 и разжигается. Остатки от сгораемого топлива просыпаются через колосниковую решетку в поддувало 5. Горячий газ, образовавшийся от сгорания топлива, поднимается вверх топки 2, нагревает теплообменный крупнодисперсный материал в емкости 9 и контейнере 6, а также пар в верхней части дроссельной трубы 10. Затем горячий газ, поднимаясь вверх в сквозной дымовой трубе 8, обогревает бак с водой 9. Постепенно теплообменный крупнозернистый материал 7 разогревается до (350-450)°С, нагревая воздух в помещении до (60-100)°С.

Способ перегрева пара заключается в следующем.

Для получения перегретого пара парообразующая жидкость 16 из бака 15 через дроссельный канал 14 с патрубком 13 поступает во влагораспределительное устройство 12. Нагрев жидкости происходит при ее контакте с теплообменным крупнозернистым материалом 7. Образовавшийся насыщенный пар поднимается в верхнюю часть емкости 10 и затем, по мере увеличения его объема, под собственным давлением просачивается через материал 7, еще больше нагревается свыше 100°С и поступает во входное отверстие дроссельной трубы 11 в нижней части емкости 10. Далее перегретый пар нагревается на горизонтальном участке части дроссельной трубы 11 в верхней части топки 2. Сдросселированный пар поступает в открытый контейнер 6 и в процессе рекуперативного теплообмена с крупнодисперсным материалом 7 перегревается свыше 110°С, осуществляя нагрев помещения.

1. Печь для бани, содержащая металлический корпус с топкой, дымоходом и открытый контейнер с теплообменным крупнодисперсным материалом, отличающаяся тем, что указанный открытый контейнер размещен в верхней части топки со стороны обогреваемого помещения, в топке помещена емкость повышенного давления с теплообменным крупнодисперсным материалом и установленным в ее верхней части влагораспределительным устройством, соединенным с баком для парообразующей жидкости посредством дозатора, в указанной емкости снизу вверх встроена дроссельная труба, проходящая через теплообменный крупнодисперсный материал и верхнюю часть топки в указанный открытый контейнер, обеспечивающая дополнительный перегрев образовавшегося в емкости повышенного давления перегретого пара в верхней части топки и за счет рекуперативного теплообмена с крупнодисперсным материалом.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что дозатор жидкости выполнен в виде дроссельного канала.

3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что дозатор жидкости выполнен в виде вентиля с ручным управлением.

4. Печь по п.1, отличающаяся тем, что дозатор жидкости выполнен в виде электромагнитного клапана, соединенного с блоком управления подачей жидкости с заданной временной скважностью между включениями.

5. Способ перегрева пара в печи по любому из пп.1-4, характеризующийся тем, что насыщенный пар получают в емкости повышенного давления при контакте жидкости с нагретым теплообменным крупнодисперсным материалом при увеличении давления до дросселирования, а дальнейший перегрев сдросселированного пара осуществляют в верхней части дроссельной трубы, проходящей через топку, и путем рекуперативного теплообмена с теплообменным крупнодисперсным материалом в открытом контейнере.