PL91719B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oraz po¬ wierzchnia ogrzewalna kotlów do uzyskiwania wy¬ sokiego wspólczynnika przekazywania ciepla z ga¬ zów spalinowych do przenoszacej cieplo powierzch¬ ni ogrzewalnej kotlów, najkorzystniej, przystoso¬ wanych do spalania ropy lub gazu.Znane sa konstrukcje kotlów, w których wyste¬ puja trudnosci zwiekszenia wspólczynnika przeka¬ zywania ciepla z gazów spalinowych, który na ogól jest znacznie nizszy od wspólczynnika prze¬ kazywania ciepla z wody. W praktyce, zwieksze¬ nia tego wspólczynnika dokonuje sie kilkoma spo¬ sobami a mianowicie, przez podniesienie szybkosci gazów spalinowych lub przez wprowadzenie do kanalów spalinowych elementów powodujacych zawirowanie. Moga to byc zamocowane na stale lub odlaczalne kolnierze lub wystajace ostrza.Wszystkie te sposoby posiadaja jednak wade, wy¬ magaja stosunkowo dlugiej powierzchni ogrzewal¬ nej, która wymaga specjalnego rozplanowania przy konstrukcji kotla i zwiazanych z tym zakrzywien kanalów spalinowych lub zmian kierunku torów przeplywu spalin o 180°.Rozplanowanie to majace poprawic wspólczyn¬ nik przekazywania ciepla, najczesciej jest przy¬ czyna stosunkowo duzego spadku cisnienia. Sto¬ sunkowo duza dlugosc i zakrzywienia powierzch¬ ni ogrzewalnej stwarzaja trudnosci przy czyszcze¬ niu kotla. Czesto konieczne sa bardzo duze wlazy, w celu zapewnienia dostepu do kanalów, jak rów- niez duze odleglosci od scian kotla, zapewniajace swobodne manipulowanie narzedziami czyszcza¬ cymi.Celem wynalazku jest dostarczenie nowego spo¬ sobu przekazywania ciepla i powierzchni ogrze¬ walnej, która umozliwialaby osiagniecie poprawy wspólczynnika przekazywania ciepla z gazów spa¬ linowych, dobre chlodzenie gazów spalinowych, unikajac przy tym wyzej wspomnianych wad.Istota wynalazku polega na tym, ze gazy spa¬ linowe zmusza sie do przeplywu przez waskie szczeliny wzdluz przeciwleglych powierzchni prze¬ noszacych cieplo, przystosowanych do przekazy¬ wania ciepla z gazów spalinowych do wody. Po¬ mimo laminarnego przeplywu gazów spalinowych uzyskuje sie znaczna poprawe wspólczynnika prze¬ kazywania ciepla. Taka konstrukcja pozwala na wykonanie krótszych torów przeplywu gazów spa¬ linowych, znacznie mniejszych powierzchni ogrze^ walnych, przy czym uzyskuje sie stosunkowo maly spadek cisnienia. Dzieki bardzo krótkim szczeli¬ nowym torom przeplywu gazów spalinowych, przy wyeliminowaniu zakrzywien powierzchni, czyszcze¬ nie powierzchni ogrzewalnych pod wzgledem do¬ stepu do nich moze byc rozwiazane w konstruk¬ cyjnie prosty sposób, miedzy innymi przez odpo¬ wiedni uklad wlazów. Zewnetrzna przestrzen do¬ okola kotla, przeznaczona do obslugi jest znacz¬ nie wówczas zmniejszona. 91 7193 91719 4 Wynalazek obejmuje równiez powierzchnie ogrzewalna kotlów do uzyskiwania wysokiego wspólczynnika przekazywania ciepla z gazów spa¬ linowych umiejscowiona w kotle pomiedzy pa¬ leniskiem a wyjsciem gazów spalinowych. Zgod¬ nie z wynalazkiem powierzchnia ta ma duza ilosc kanalów dla przeplywu spalin, usytuowanych od paleniska do wylotu gazów spalinowych, które to kanaly maja mala odleglosc miedzy dwiema prze¬ ciwleglymi scianami, tworzac waskie szczeliny wzdluz scian kanalów spalinowych, przy czym sciany tworza równiez graniczne powierzchnie ka¬ nalów do przeplywu wody i sluza jako powierzch¬ nie przekazujace cieplo gazów spalinowych do wody przeplywajacej przez kociol. Wytwarzanie takich powierzchni ogrzewalnych moze byc rów¬ niez uproszczone i zautomatyzowane, korzystnie czesci elementów powierzchni ogrzewalnych laczy sie ze soba w ten sposób, ze powierzchnia ogrze¬ walna moze byc zamocowywana z róznych stron kotla.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie zasade konstrukcji ko¬ tla, fig. 2 — powierzchnie ogrzewalna kotla w widoku z przodu, a fig. 3 — powierzchnie ogrze¬ walna z fig. 2 w przekroju poprzecznym.Na fig. 1 przedstawiono schematycznie kociol 10 zawierajacy oslone 11 chlodzona woda. Z lewej strony oslony usytuowany jest palnik na rope lub gaz 12, zamontowany w malym otworze. Z pra¬ wej strony oslony jest usytuowana powierzchnia ogrzewalna 13 wedlug wynalazku, umiejscowiona pomiedzy paleniskiem 14 a komora gazów spali¬ nowych 15, która odprowadza gazy spalinowe do komina lub podobnego typu urzadzenia. W ko¬ morze gazów spalinowych moga odbywac sie tak¬ ze czynnosci oczyszczania tych gazów. Wytworzo¬ ne w palniku 12 gazy spalinowe przechodza po¬ przez powierzchnie ogrzewalna 13 a potem przez komore gazów spalinowych 15 do komina.Na fig. 2 i fig. 3 przedstawiono w wiekszej skali powierzchnie ogrzewalna pokazana na fig. 1. W tym przypadku powierzchnia ogrzewalna zawiera szesnascie równoleglych rur 16, które przystoso¬ wane sa do przeplywu przez nie wody oraz posia¬ daja prostokatny przekrój poprzeczny (fig. 3). Na obu koncach, rury te dolaczone sa do wspólnych rur lub kanalów 17 i 18, w ten sposób ze woda przeplywajaca przez kociol jest równomiernie roz¬ dzielona do wszystkich równoleglych rur. Rury te ustawione sa w szeregu, w malych odstepach miedzy soba tak, ze tworzy sie pietnascie waskich, wydluzonych szczelin 19. Przez szczeliny te, znaj¬ dujace sie miedzy rurami 16, gazy spalinowe moga przechodzic w sposób pokazany na fig. 3 za po¬ moca strzalek. Rury wodne 16, jak wspomniano powyzej, maja prostokatny przekrój poprzeczny a szczeliny 19 sa przez to, w przedstawionym wy¬ konaniu utworzone przez dwie bezposrednio sa¬ siadujace, naprzeciwlegle, równolegle powierzch¬ nie scienne 16a, które sluza jako powierzchnie przekazujace cieplo z gazów spalinowych do wody cyrkulujacej w rurach kotla.Przez usytuowanie kanalów spalinowych w po¬ wierzchni ogrzewalnej w okreslony sposób, przy laminarnym przeplywie gazów spalinowych po¬ przez waskie szczelino-podobne kanaly spalinowe, uzyskuje sie wysoki wspólczynnik przekazywania ciepla pomiedzy gazami spalinowymi a powierzch- nia ogrzewalna i dzieki temu wysoki wspólczyn¬ nik przekazywania ciepla poprzez sciany miedzy gazami spalinowymi a woda w kotle.W opisywanym wykonaniu, rury maja dlugosc okolo 200 mm, zas powierzchnia ogrzewalna wraz ze zbiorczymi kanalami ma calkowita wysokosc okolo 230 mm. Szerokosc powierzchni ogrzewalnej wynosi okolo 160 mm a przekrój poprzeczny rur okolo 10X40 mm. Odleglosc miedzy naprzeciwle¬ glymi scianami dwu sasiednich rur wynosi w przy¬ blizeniu 2 mm. Kazda szczelina w powierzchni ogrzewalnej ma wymiary 2X40X200 mm. Ponie¬ waz gazy spalinowe przeplywaja poprzez po¬ wierzchnie ogrzewalna zasadniczo pod katem pro¬ stym w stosunku do jej powierzchni czolowej, wiec dlugosc kanalów spalinowych w kierunku prze¬ plywu gazów spalinowych wynosi okolo 40 mm.Calkowita powierzchnia ogrzewalna bedzie mia¬ la 0,27 m2 i w ciagu godziny umozliwia ochlodze¬ nie 30 m3 gazów spalinowych powstalych ze spa¬ lania ropy, od 900°C do 180°C, przy spadku cisnie¬ nia o 1 mm slupa wody oraz przy przecietnej tem¬ peraturze wody w kotle, okolo 70°C. W konwen¬ cjonalnych kotlach, do uzyskania podobnych osia¬ gów, wedlug przyblizonych obliczen potrzebna jest powierzchnia ogrzewalna okolo 1,5 m2 oraz dlu¬ gosc kanalów spalinowych ponad 1000 mm.Szczeliny nie musza byc koniecznie ustawione pionowo, równiez dobrze moga byc poziome. Szcze¬ liny moga miec oczywiscie równiez inne wymiary niz te, które byly dane jako przyklad, mozliwy jest takze kolowy lub owalny ksztalt otworów przelotowych. Istotne jest, aby gazy spalinowe mogly plynac wzdluz powierzchni przekazujacych cieplo, na przyklad w waskich szczelinach, posia¬ dajacych mala srednice hydrauliczna, dzieki temu wieksza czesc ich ogólnej ilosci przeplywa bezpo¬ srednio w poblizu powierzchni przekazujacych cieplo.Korzystny jest prostokatny przekrój poprzeczny rur, ale i inny przekrój poprzeczny moze byc za¬ stosowany, na przyklad eliptyczny lub kolowy.Przedstawiona powierzchnia ogrzewalna jest pla¬ ska, ale moze byc równiez zastosowana powierzch¬ nia zakrzywiona, przy czym jej dlugosc powinna byc taka, aby kanaly spalinowe zachowaly ksztalt nie pogarszajacy warunków czyszczenia powierzch¬ ni ogrzewalnej. Zakrzywiony ksztalt powierzchni ogrzewalnej moze byc uzyskany przez wykonanie rur w ksztalcie luku w plaszczyznie równoleglej do opisanych waskich szczelin, czyli w plaszczyz¬ nie równoleglej do scian rur tworzacych szczeline.Przez zastosowanie zakrzywionej lub wygietej po¬ wierzchni ogrzewalnej mozna uzyskac zwiekszenie jej rozmiaru bez potrzeby zwiekszania gabarytów tej powierzchni, co czasami moze byc zaleta. PL PL

Claims (11)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób otrzymywania wysokiego wspólczynni¬ ka przekazywania ciepla z gazów spalinowych w kotlach, znamienny tym, ze gazy spalinowe zmusza sie do przeplywu przez waskie szczeliny, zasad- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6091719 niczo laminarnie wzdluz powierzchni przekazuja¬ cych cieplo, które ograniczaja kanaly przeplywu wody w kotle.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze gazy spalinowe zmusza sie do przeplywu w za¬ sadniczo prostych kanalach pomiedzy powierzch¬ niami przekazujacymi cieplo.

3. Powierzchnia ogrzewalna do uzyskiwania wy¬ sokiego wspólczynnika przekazywania ciepla z ga¬ zów spalinowych umiejscowiona w kotle pomiedzy paleniskiem a wyjsciem gazów spalinowych, zna¬ mienna tym, ze ma duza ilosc kanalów (19) dla przeplywu spalin usytuowanych od paleniska do wylotu gazów spalinowych, które to kanaly maja mala odleglosc miedzy dwiema przeciwleglymi scianami (16a) tworzac waskie szczeliny wzdluz scian (I6a) kanalów spalinowych (19), przy czym sciany tworza równiez graniczne powierzchnie ka¬ nalów (16) do przeplywu wody i sluza jako po¬ wierzchnie przekazujace cieplo gazów spalinowych do wody przeplywajacej przez kociol.

4. Powierzchnia wedlug zastrz. 3, znamienna tym, ze kanaly do przeplywu wody w kotle sa utwo¬ rzone z duzej ilosci równoleglych rur (16), które rozmieszczone sa w malych odleglosciach miedzy soba, w ten sposób ze przeciwlegle sciany (16a) •sasiednich rur wodnych tworza kanaly dla prze¬ plywu spalin w ksztalcie waskich, podluznych szczelin. 10 15 20 25

5. Powierzchnia wedlug zastrz. 4, znamienna tym, ze rury (16) posiadaja prostokatny przekrój po¬ przeczny i ustawione sa w szeregu jedna obok drugiej, w ten sposób, ze miedzy rurami (16) two¬ rza równolegle kanaly (19) o jednakowej szero¬ kosci, sluzace jako przejscia dla gazów spalino¬ wych.

6. Powierzchnia wedlug zastrz. 4 lub 5, zna¬ mienna tym, ze rury (16) sa zakrzywione w pla¬ szczyznie równoleglej do scian (16a) tworzacych kanaly (19).

7. Powierzchnia wedlug zastrz. 6, znamienna tym, ze równolegle rury (16) sa na obu koncach po¬ laczone ze wspólnymi kanalami wodnymi (17, 18).

8. Powierzchnia wedlug zastrz. 7, znamienna tym, ze kanaly (19) maja ksztalt prostoliniowy w kie¬ runku przeplywu gazów spalinowych.

9. Powierzchnia wedlug zastrz. 7 lub 8, zna¬ mienna tym, ze kanaly (19) maja mala dlugosc w kierunku przeplywu gazów spalinowych, w sto¬ sunku do dlugosci w kierunku wzdluz rur (16).

10. Powierzchnia wedlug zastrz. 9, znamienna tym, ze zbudowana jest z sekcji, w celu umozli¬ wienia przystosowania jej do zamocowania z róz¬ nych stron kotla.

11. Powierzchnia wedlug zastrz. 3 lub 4 lub 5, znamienna tym, ze ma ksztalt plaskiej plyty zas kanaly (19) sa usytuowane pod katem prostym do kanalów (17, 18). CZYTELNIA1 Urzedw Patentowano Polskicl azcw.-w91719 Fig. 1 XT r Fig. 2 LZG Z-d Nr 2 Zam. 577 110 egz. A4 Cena 10 zl PL PL