Автономный газовый водонагреватель

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к устройствам для нагрева воды для бытовых и производственных нужд. Технический результат достигается автономным газовым водонагревателем, содержащим цилиндрический корпус с крышкой, снабженной выхлопным патрубком и днищем с центральным воздухозаборным отверстием, покрытыми теплоизоляцией, внутри которого снизу вверх помещены камера сгорания с горелкой с устройством автоматического зажигания, цилиндрический двухступенчатый теплообменник, соединенный с накопительной емкостью, камера уходящих газов, причем внутренние стенки водных кольцевых каналов первой и второй ступеней теплообменника выполнены с вертикальными прямоугольными пазами, в которые частично утоплены термоэлектрические звенья, состоящие из прямоугольных вставок, внутри которых помещены ряды, расположенных параллельно, термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых представляет собой пару параллельных проволочных отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, спаянных на концах между собой с образованием зазора шириной Δ, каждое термоэлектрическое звено последовательно соединены между собой на торцах в зонах водных кольцевых каналов первой и второй ступеней теплообменника конденсаторами, покрытыми слоем водонепроницаемого диэлектрического материала, образуя термоэлектрический блок в форме разомкнутого кольца, первый и последний из вышеупомянутых конденсаторов которого соединены с токовыводами, соединенными через преобразователь и аккумулятор с системой автоматизации и безопасности водонагревателя. 5 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к теплотехнике, в частности к устройствам для нагрева воды для бытовых и производственных нужд.

Известен газовый водонагреватель, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, вертикальный ствол с отверстиями с верхней и нижней крышками, огневую камеру и газовую горелку, мембраны, витую платину, водораспределитель и водосборную емкость, причем в цилиндрическом корпусе, в центральной его части установлен вертикальный ствол с отверстиями, сверху корпус имеет крышку и днище, соединенную с водосборной емкостью, ствол внизу имеет крышку, над которой размещена газовая горелка с газовой задвижкой, а сверху ствол закрыт крышкой, через которую проходит трубопровод холодной воды, соединенный с кольцевым водораспределителем, размещенным над крышкой ствола [Патент РФ №25033893, МПК F24H1/10, 2014].

Недостатками известного устройства является отсутствие систем автоматики и безопасности, что снижает его экономическую и экологическую эффективность.

Более близким к предлагаемому изобретению является бытовой газовый проточный водонагреватель, содержащий кожух (корпус), внутри которого размещены блок-кран, снабженный ручкой управления и системами автоматики и безопасности, соединенный с газовым трубопроводом, теплообменник, сообщающийся с подающим и обратным трубопроводами воды, запальную и рабочую горелки, расположенные под вытяжным устройством отвода продуктов сгорания газа, терморегулятор потока газа в рабочую горелку, адаптированный к заданной температуре нагрева воды теплообменником, который через газовую камеру соединен на входе с блок-краном и на выходе с рабочей горелкой, а обратным трубопроводом сообщен с камерой термостата, выход из которой соединен с трубопроводом для разбора нагретой воды [Патент РФ №2280215, МПК F24H1/00, F24H9/20, 2006].

Основным недостатками известного устройства является необходимость для его успешной работы постоянное снабжение систем автоматики и безопасности электроэнергией из посторонних источников, что снижает его эффективность и надежность.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности и надежности автономного газового водонагревателя.

Технический результат достигается автономным газовым водонагревателем, содержащим цилиндрический корпус с крышкой , снабженной выхлопным патрубком и днищем с центральным воздухозаборным отверстием, покрытыми теплоизоляцией, внутри которого снизу вверх помещены камера сгорания с горелкой с устройством автоматического зажигания, цилиндрический двухступенчатый теплообменник, первая ступень которого состоит из наружного водного кольцевого канала, заглушенного с торцов и снабженного входным и выходным патрубками и газового кольцевого канала, сообщающегося с торцов с камерой сгорания и камерой уходящих газов, вторая ступень состоит из внутреннего водного кольцевого канала, заглушенного с торцов, соединенного через патрубок с первой ступенью теплообменника и снабженного патрубком, соединенным с накопительной емкостью, и газового цилиндрического канала, также сообщающегося с торцов с камерой сгорания и камерой уходящих газов, причем внутренние стенки водных кольцевых каналов первой и второй ступеней выполнены с вертикальными прямоугольными пазами, в которые частично утоплены термоэлектрические звенья, состоящие из прямоугольных вставок, выполненных из термостойкого диэлектрического коррозионностойкого материала с высокой теплопроводностью, внутри которых помещены ряды, состоящие из расположенных параллельно термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых представляет собой пару параллельных проволочных отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, спаянных на концах между собой с образованием зазора шириной Δ, каждое термоэлектрическое звено последовательно соединены между собой на торцах (в зонах водных кольцевых каналов первой и второй ступеней теплообменника) конденсаторами, покрытыми слоем водонепрницаемого диэлектрического материала, образуя термоэлектрический блок в форме разомкнутого кольца, первый и последний из вышеупомянутых конденсаторов которого соединены с токовыводами, соединенными через преобразователь и аккумулятор с системой автоматизации и безопасности водонагревателя.

На фиг. 1, 2 представлены общий вид и разрез автономного газового водонагревателя (АГВН), на фиг. 3, 4 – узел термоэлектрического звена (ТЭЗ), на фиг. 5 – узел термоэлектрических преобразователей (ТЭП).

Предлагаемый АГВН содержит цилиндрический корпус 1 с крышкой 2, снабженной выхлопным патрубком 3 и днищем 4 с центральным воздухозаборным отверстием 5, покрытыми теплоизоляцией 6, внутри которого снизу вверх помещены камера сгорания 7 с горелкой 8 с устройством автоматического зажигания (на фиг. 1–5 не показано), цилиндрический двухступенчатый теплообменник 9, первая ступень 10 которого состоит из наружного водного кольцевого канала 11, заглушенного с торцов и снабженного патрубками 12 и 13, соответственно, и газового кольцевого канала 14, сообщающегося с торцов с камерой сгорания 7 и камерой уходящих газов 15, вторая ступень 16 которого состоит из внутреннего водного кольцевого канала 17, заглушенного с торцов, соединенного через патрубок 13 с первой ступенью 10 и снабженного патрубком 18, соединенного с накопительной емкостью (на фиг. 1–5 не показана), соответственно, и газового цилиндрического канала 19, также сообщающегося с торцов с камерой сгорания 7 и камерой уходящих газов 15, причем внутренние стенки водных кольцевых каналов 11 и 17 выполнены с вертикальными прямоугольными пазами 20, в которые частично утоплены термоэлектрические звенья (ТЭЗ) 21, состоящие из прямоугольных вставок 22, выполненных из термостойкого диэлектрического коррозионностойкого материала с высокой теплопроводностью (например, стеклопластика), внутри которых помещены ряды 23, состоящие из расположенных параллельно термоэмиссионных преобразователей (ТЭП) 24. Каждый ТЭП 24 представляет собой пару параллельных проволочных отрезков 25 и 26, выполненных из разных металлов М1 и М2, спаянных на концах между собой с образованием некоторого зазора шириной Δ (значение Δ выбирается из условий надежной изоляции отрезков 25 и 26), причем ТЭЗ 21 установлены в пазах 20 таким образом, чтобы часть каждого ТЭП 24 рядов 23 омывалась дымовыми газами, поступающими из камеры сгорания, а другая часть, находящаяся в пазах 20 водных кольцевых водных каналов 11 и 17, охлаждалась проточной водой, нагреваемой этими газами. Каждое ТЭЗ 21 последовательно соединены между собой на торцах (в зонах водных кольцевых каналов 11 и 17) конденсаторами 27, покрытыми слоем водонепрницаемого диэлектрического материала, образуя термоэлектрический блок (ТЭБ) 28 в форме разомкнутого кольца, первый и последний из вышеупомянутых конденсаторов 27 ТЭБ 28 соединены с токовыводами 29 и 30, которые, в свою очередь, через преобразователь и аккумулятор соединены с системой автоматизации и безопасности (на фиг. 1–5 не показаны).

В основу работы предлагаемого АГВН, наряду с процессами горения газа и теплообменными процессами нагрева воды, положено использование эффекта термоэлектричества. Так как в ТЭЗ 21 помещены ряды 23, состоящие из ТЭП 24, изготовленных из проволочных отрезков 25 и 26, выполненных из металлов М1 и М2, спаянные на концах между собой, то при нагреве одних спаянных концов ТЭП 24 горячими дымовыми газами в газовых каналах 14 и 19 и охлаждении противоположных им спаянных концов этих же ТЭП 24, помещенных в пазы 20, проточной водой в водных каналах 11 и 17, в ТЭЗ 21 возникает термоэлектричество [С.Г. Калашников. Электричество. – М: «Наука», 1970, с. 502–506].

Автономный газовый водонагреватель (АГВН), представленный на фиг. 1–5, работает следующим образом. Горячие дымовые газы, выходя из камеры сгорания 7, нагревают вертикальные прямоугольные вставки 22 выполненного из термостойкого диэлектрического коррозионностойкого материала с высокой теплопроводностью, и соответственно, спаи термоэмиссионных преобразователей (ТЭП) 24 ТЭЗ 21, противоположные концы которых охлаждаются через пазы 20 проточной водой, нагреваемой этими же дымовыми газами в первой и второй ступенях 10 и 16 теплообменника 9. В результате нагрева спаянных концов проволочных отрезков 25 и 26 ТЭП 24 в рядах 22 ТЭЗ 21 горячими дымовыми газами и охлаждении других спаянных концов ТЭП 24, расположенных в пазах 20, проточной водой в ТЭЗ 21 образуется термоэлектричество, которое суммируется в ТЭБ 28 и через токовыводы 29 и 30 подается через преобразователь и аккумулятор в системы автоматизации и безопасности. При этом проволочные отрезки 25 и 26 ТЭП 24 ТЭЗ 21 изолированы от непосредственного контакта с дымовыми газами и водой слоем диэлектрического коррозионностойкого материала прямоугольных вставок 22, что предохраняет металлы М1 и М2 пар 25 и 26 ТЭП 24 от коррозии и появления между ними короткого замыкания. Выполнение вставок 22 прямоугольной формы, утопленной в прямоугольные пазы 20, обеспечивает их прочную стыковку с их поверхностью. Кроме того, соединение ТЭЗ 21 последовательно через конденсаторы 27 в конструкции ТЭБ 28 АГВН значительно снижает электрическое сопротивление АГВН и, соответственно, увеличивает силу тока на токовыводах 29 и 30.

Величина разности электрического потенциала на токовыводах 29 и 30 АГВН зависит от разности температур на противоположных спаях ТЭП 24, характеристик пар металлов М1 и М2, из которых изготовлены проволочные отрезки 25 и 26 ТЭП 24, числа их в ТЭЗ 21, числа ТЭЗ 21 в ТЭБ 28 и количества ТЭБ 28. Полученный электрический ток используется для автоматического розжига горелки, работы систем автоматика и безопасности АГВН.

Таким образом, предлагаемый автономный газовый водонагреватель обеспечивает, наряду с получением горячей воды, генерацию электричества за счет использования термоэлектрического эффекта, позволяющее эксплуатировать устройство в автономном режиме без использования посторонних источников электроэнергии, что повышает его надежность и эффективность.

Автономный газовый водонагреватель, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, снабженной выхлопным патрубком и днищем с центральным воздухозаборным отверстием, покрытыми теплоизоляцией, внутри которого снизу вверх помещены камера сгорания с горелкой с устройством автоматического зажигания, цилиндрический двухступенчатый теплообменник, первая ступень которого состоит из наружного водного кольцевого канала, заглушенного с торцов и снабженного входным и выходным патрубками и газового кольцевого канала, сообщающегося с торцов с камерой сгорания и камерой уходящих газов, вторая ступень которого состоит из внутреннего водного кольцевого канала, заглушенного с торцов, соединенного через патрубок с первой ступенью теплообменника и снабженного патрубком, соединенным с накопительной емкостью, и газового цилиндрического канала, также сообщающегося с торцов с камерой сгорания и камерой уходящих газов, системы автоматизации и безопасности, отличающийся тем, что внутренние стенки водных кольцевых каналов первой и второй ступеней теплообменника выполнены с вертикальными прямоугольными пазами, в которые частично утоплены термоэлектрические звенья, состоящие из прямоугольных вставок, выполненных из термостойкого диэлектрического коррозионно-стойкого материала с высокой теплопроводностью, внутри которых помещены ряды, состоящие из расположенных параллельно термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых представляет собой пару параллельных проволочных отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, спаянных на концах между собой с образованием зазора шириной Δ, каждое термоэлектрическое звено последовательно соединены между собой на торцах в зонах водных кольцевых каналов первой и второй ступеней теплообменника конденсаторами, покрытыми слоем водонепроницаемого диэлектрического материала, образуя термоэлектрический блок в форме разомкнутого кольца, первый и последний из вышеупомянутых конденсаторов которого соединены с токовыводами, соединенными через преобразователь и аккумулятор с системой автоматизации и безопасности водонагревателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нагревательным устройствам для текучей среды. Капиллярный нагреватель на основе эффекта близости для текучих сред, содержащий: по меньшей мере одну капиллярную трубку (1), выполненную с возможностью вмещать нагреваемую текучую среду и соединенную с электрическими соединениями (2), выполненными с возможностью подачи электрического напряжения на упомянутую капиллярную трубку (1); микрофильтровальное устройство (9), соединенное с упомянутой капиллярной трубкой (1) и выполненное с возможностью удаления известковых частиц, присутствующих в текучих средах; электронную управляющую плату (4), соединенную с упомянутой капиллярной трубкой (1) и выполненную с возможностью управления потоком и температурой текучих сред; и сопло (7), соединенное с упомянутой капиллярной трубкой (1) и предназначенное для выхода нагретых текучих сред из капиллярного нагревателя на основе эффекта близости.

Изобретение относится к автономным системам теплоснабжения. Контактный водонагреватель содержит корпус, в котором размещена камера сгорания (КС), водонагревательное устройство (ВУ) и коллектор продуктов сгорания (КПС).

Изобретение относится к области котлостроения, в частности к теплогенерирующим установкам для получения горячей воды с температурой до 95°C. Технический результат заключается в повышении кпд теплогенерирующей установки и интенсификации теплообмена в водогрейном котле.
Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к контактному нагреву жидкости газообразной средой. Способ включает контактирование греющего газа и слоя нагреваемой жидкости, стекающей вниз по внутренней поверхности газохода.

Изобретение относится к области энергетики, а именно к водонагревательному устройству и способу его работы, и может быть использовано в аппаратах с погружным горением при нагреве воды.

Изобретение относится к устройствам для обеззараживания (стерилизации) воды, а именно к обеззараживанию потока воды физическими методами, конкретно - к бытовым аппаратам для получения кипяченой питьевой воды, может быть использовано для получения холодной кипяченой питьевой воды путем стерилизации водопроводной воды.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в установках для нагрева воды уходящими дымовыми газами котельных или тепловых агрегатов. Контактный теплоутилизатор с каплеуловителем содержит контактную насадку с оросителем, по высоте которой монтирован каплеуловитель, включающий патрубок в виде стакана для отвода теплообменной среды.

Электрический нагреватель, служащий для нагревания, поддержания температуры и циркуляции текучей среды, включающий: первую, основную часть 100 корпуса и вторую, защитную часть 200 корпуса, которые могут быть соединены друг с другом, образуя внутреннюю камеру 300; первое, входное отверстие 210 текучей среды; второе, выходное отверстие 220 текучей среды; электрический резистор; первый датчик температуры, служащий для изменения рабочей температуры; второй датчик температуры, предназначенный для предотвращения превышения порога безопасности температуры; электронный блок управления.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам. Технический результат - повышение производительности процесса контактного теплообмена в аппарате.

Изобретение относится к смесительным теплообменным аппаратам. В смесительном теплообменнике каждая из форсунок системы подвода оросительной холодной воды состоит из двух соосных цилиндрических втулок, при этом внутри втулки меньшего диаметра соосно ей расположен шнек, внешняя поверхность которого представляет собой винтовую канавку, внутри шнека выполнено отверстие с винтовой нарезкой, а во втулке большего диаметра соосно ей расположен штуцер, жестко закрепленный в ней через герметизирующую прокладку, при этом внутри штуцера соосно выполнено цилиндрическое отверстие, переходящее в осесимметрично расположенный диффузор, который соединен с цилиндрической камерой, образованной внутренней поверхностью втулки меньшего диаметра и торцевой поверхностью шнека, а к торцевой поверхности втулки меньшего диаметра прикреплены, по крайней мере, два наклонно расположенных стержня, на каждом из которых закреплены активные распылители, например, в виде лопастей, опирающихся в нижней части на упоры, закрепленные на стержнях, перпендикулярно их осям, причем стержни наклонены в сторону от оси форсунки, т.е.

Изобретение относится к системе камеры сгорания и устройства для селективного некаталитического восстановления, в частности к соплу для введения реагента в камеру сгорания.

Изобретение может быть использовано при создании источников для выработки электроэнергии. Отделение отходящего газа от твердых и/или жидких продуктов реакции проводят при сжигании в газообразном топливе металла, выбранного из группы, включающей щелочные металлы, щелочноземельные металлы, Al и Zn, а также их смеси.

Настоящее изобретение относится к способу выявления непроходимости в вытяжном канале газового котла. Способ выявления непроходимости в вытяжном канале газового котла, в котором в ходе работы газового котла приводят в движение нагнетатель в зависимости от количества воздуха, проходящего через трубку Вентури, выполненную на входе упомянутого нагнетателя, и, таким образом, вводят газ, после подачи к горелке газовоздушной смеси, представляющей собой смесь введенного газа и воздуха, осуществляют процесс воспламенения посредством контроллера, определяют температуры подводимой теплофикационной воды и собираемой теплофикационной воды при нагревании посредством датчиков температуры, расположенных в трубопроводе для подаваемой теплофикационной воды и в трубопроводе для собираемой теплофикационной воды, и используют значения RPM (числа оборотов в минуту) вентилятора нагнетателя и упомянутых температур подводимой теплофикационной воды и собираемой теплофикационной воды для выявления непроходимости в вытяжном канале, причем упомянутый способ включает в себя следующие этапы: этап (А), на котором осуществляют процесс воспламенения в соответствии с заданной пользователем температурой и выполняют регулирование температуры для получения упомянутой заданной пользователем температуры, этап (В), на котором определяют, превышает ли текущее значение RPM приведенного в движение нагнетателя контрольное значение RPM нагнетателя, этап (С), на котором если определено, что текущее значение RPM вентилятора превышает контрольное значение RPM вентилятора, вычисляют разницу между значениями температур подводимой теплофикационной воды и собираемой теплофикационной воды, измеренными посредством датчиков температуры при подаче теплофикационной воды, и определяют, является ли вычисленное значение меньше предварительно заданного контрольного значения температуры, этап (D), на котором определяют, превышает ли прошедшее время предварительно заданное время, основываясь на времени определения на этапе (С), если определено, что упомянутая разница меньше упомянутого контрольного значения температуры; и этап (Е), на котором отображают вовне уведомление о выявлении непроходимости в вытяжном канале, если определено, что прошедшее время превысило предварительно заданное время, основываясь на упомянутом времени определения на этапе (С).

Изобретение относится к области энергетики. Способ сжигания металла M, который выбран из щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия и цинка, а также их сплавов и/или смесей, с использованием горючего газа, при этом сжигание осуществляется посредством пористой горелки, которая включает в себя пористую трубу в качестве горелки.

Изобретение относится к котлу отопительному газовому. Kотёл отопительный газовый для нужд отопления и горячего водоснабжения в жилых помещениях 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.

Изобретение относится к оборудованию комбинированной термической переработки твердых отходов органического происхождения, включает процессы сжигания, пиролиза и газификации.

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Котельная установка содержит котел с подключенным к нему газоходом уходящих газов, разделенным после котла на основной и байпасный газоходы, которые соединены в общий газоход перед дымососом, установленный в основном газоходе теплообменник-утилизатор теплоты уходящих газов.

Изобретение относится к области энергетики. Способ сжигания с организацией циклов химических реакций твердых частиц углеводородного сырья, в котором кислородсодержащий материал циркулирует в форме частиц и который включает контакт частиц углеводородного сырья с частицами кислородсодержащего материала в восстановительной зоне R0, контакт частиц кислородсодержащего материала (1) из восстановительной зоны R0 с потоком газообразного окислителя (2) в реакционной окислительной зоне R1, направление подвижной фазы (5) из реакционной зоны R1, которая включает газовую и твердую фазы, в разделяющую газовую и твердую фазы зону S2 таким образом, чтобы разделить преимущественно газообразную подвижную фазу (6), включающую летучую золу и мелкие частицы кислородсодержащего материала, и твердофазный поток (7), включающий основную массу мелких частиц, летучую золу и основную массу частиц кислородсодержащего материала, направление твердофазного потока (7) из разделяющей газовую и твердую фазы зоны S2 в отделяющую плотную фазу декантационную зону S3, псевдоожиженную невосстанавливающим газом (8), что позволяет отделять мелкие частицы и летучую золу от частиц кислородсодержащего материала таким образом, чтобы направлять поток частиц (10), включающий основную массу кислородсодержащих частиц, в восстановительную зону R0 и выпускать через выпускную линию преимущественно газообразный выходящий поток (9), включающий основную массу летучей золы и мелких частиц кислородсодержащего материала.

Изобретение относится к очистке дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу промышленными вертикальными трубами. Техническим результатом является недопущение вредных выбросов газа в атмосферу.

Изобретение относится к способу обработки отходящего газа, содержащего диоксид углерода, и используется при пуске и останове конвертера. К отходящему газу подводится углеводородсодержащий газ, и диоксид углерода отходящего газа в реакции с углеводородом, по меньшей мере, частично превращается в моноксид углерода и водород, при этом содержание диоксида углерода в отходящем газе контролируется газовым датчиком для управления подачей углеводородсодержащего газа.

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к устройствам для нагрева воды для бытовых и производственных нужд. Технический результат достигается автономным газовым водонагревателем, содержащим цилиндрический корпус с крышкой, снабженной выхлопным патрубком и днищем с центральным воздухозаборным отверстием, покрытыми теплоизоляцией, внутри которого снизу вверх помещены камера сгорания с горелкой с устройством автоматического зажигания, цилиндрический двухступенчатый теплообменник, соединенный с накопительной емкостью, камера уходящих газов, причем внутренние стенки водных кольцевых каналов первой и второй ступеней теплообменника выполнены с вертикальными прямоугольными пазами, в которые частично утоплены термоэлектрические звенья, состоящие из прямоугольных вставок, внутри которых помещены ряды, расположенных параллельно, термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых представляет собой пару параллельных проволочных отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, спаянных на концах между собой с образованием зазора шириной Δ, каждое термоэлектрическое звено последовательно соединены между собой на торцах в зонах водных кольцевых каналов первой и второй ступеней теплообменника конденсаторами, покрытыми слоем водонепроницаемого диэлектрического материала, образуя термоэлектрический блок в форме разомкнутого кольца, первый и последний из вышеупомянутых конденсаторов которого соединены с токовыводами, соединенными через преобразователь и аккумулятор с системой автоматизации и безопасности водонагревателя. 5 ил.

Наверх