RU151351U1 - FIRE BOILER - Google Patents
FIRE BOILER Download PDFInfo
- Publication number
- RU151351U1 RU151351U1 RU2014132625/06U RU2014132625U RU151351U1 RU 151351 U1 RU151351 U1 RU 151351U1 RU 2014132625/06 U RU2014132625/06 U RU 2014132625/06U RU 2014132625 U RU2014132625 U RU 2014132625U RU 151351 U1 RU151351 U1 RU 151351U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- furnace
- ellipse
- finned
- heat
- cross
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Жаротрубный котел, содержащий цилиндрический водопроводящий корпус, в полости которого размещена соосная ему топка и установлена в ней горелка, причем топка имеет в поперечном сечении форму эллипса, отличающийся тем, что в топке выполнены поперечные ребра с коэффициентом оребрения φ:φ=F/F≈?1,32,F- площадь оребренной поверхности топки;F - площадь внутренней гладкой поверхности оребренной трубы.A fire tube boiler containing a cylindrical water supply body, in the cavity of which a furnace is coaxial to it and a burner is installed in it, the furnace having an ellipse in cross section, characterized in that the furnace has transverse ribs with a finning coefficient φ: φ = F / F≈ ? 1.32, F is the area of the finned surface of the furnace; F is the area of the inner smooth surface of the finned tube.
Description
Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в системах отопления и горячего водоснабжения, в том числе и в коммунально-бытовой технике, а также в качестве нагревателя жидкостей и газов.The utility model relates to a power system and can be used in heating and hot water supply systems, including household appliances, as well as a heater for liquids and gases.
Известен жаротрубный котел, содержащий в водопроводящем корпусе горелку с топкой, реверсивную камеру и пучок конвективных труб. (См. «Справочник по теплообменникам: В 2-х т. Т2 / Пер. с англ. под ред. О.Г. Мартыненко и др. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 352 с.).A fire tube boiler is known, comprising a burner with a firebox, a reversing chamber, and a bundle of convection tubes in a water supply housing. (See “Handbook of heat exchangers: In 2 vols. T2 / Transl. From English under the editorship of OG Martynenko et al. - M .: Energoatomizdat, 1987. - 352 p.).
Недостатками данного котла является низкий КПД, обусловленный низким коэффициентом теплоотдачи в топке.The disadvantages of this boiler is its low efficiency, due to the low heat transfer coefficient in the furnace.
Наиболее близким к заявленной полезной модели по технической сущности и достигаемому эффекту является жаротрубный котел, который содержит цилиндрический корпус с охлаждающей отходящие газы камерой, соосную ему жаровую камеру с топкой, имеющую форму в поперечном сечении эллипс. Вокруг жаровой камеры размещены дымогарные трубы. Подвод и отвод воды в корпус осуществлен посредством патрубков, а нагрев ее производится с помощью горелки, закрепленной в передней части корпуса (Патент RU 121350 U1 от 20.10.2012 г.).The closest to the claimed utility model in terms of technical nature and the effect achieved is a fire tube boiler, which contains a cylindrical body with a cooling chamber for exhaust gases, a heat chamber with a furnace coaxial with it, having an elliptical cross-sectional shape. Smoke tubes are placed around the flame chamber. Inlet and outlet of water into the housing is carried out by means of nozzles, and its heating is carried out using a burner fixed in the front of the housing (Patent RU 121350 U1 of 10.20.2012).
Недостатками известного котла является невысокий КПД из-за низкого коэффициента теплоотдачи в топке и не развитой поверхности теплообмена.The disadvantages of the known boiler is its low efficiency due to the low heat transfer coefficient in the furnace and the undeveloped heat transfer surface.
Техническая задача, решаемая в предлагаемом устройстве - создание конструкции котла, обеспечивающей наибольший КПД топки в результате увеличения площади теплообмена и увеличением коэффициента теплоотдачи в топке за счет расположения поперечного оребрения внутри топочного пространства, ребра которого выполнены в результате накатки, без изменения характеристик горелки.The technical problem solved in the proposed device is the creation of a boiler design that provides the highest efficiency of the furnace as a result of increasing the heat transfer area and increasing the heat transfer coefficient in the furnace due to the location of the transverse fins inside the furnace space, the ribs of which are made as a result of knurling, without changing the characteristics of the burner.
Данный технический результат достигается тем, что в жаротрубном котле содержащем цилиндрический водопроводящий корпус, в полости которого размещена соосная ему топка, имеющая в поперечном сечении форму эллипса, с установленной в ней горелкой, топка сообщается с конвективным пучком труб, и согласно предложенному техническому решению в топке выполнены поперечные ребра с коэффициентом оребрения φ:This technical result is achieved by the fact that in a fire-tube boiler containing a cylindrical water supply body, in the cavity of which a coaxial fire chamber is placed, having an ellipse in cross section with a burner installed in it, the fire chamber communicates with a convective tube bundle, and according to the proposed technical solution in the firebox made transverse ribs with a finning coefficient φ:
φ=Fор/F≈1,32, гдеφ = F op / F≈1.32, where
Fор - площадь оребренной поверхности топки;F op - the area of the finned surface of the furnace;
F - площадь внутренней гладкой поверхности оребренной трубы.F is the area of the inner smooth surface of the finned tube.
Сущность технического решения поясняется чертежами, где:The essence of the technical solution is illustrated by drawings, where:
на Фиг. 1 схематично изображен продольный разрез предлагаемого жаротрубного котла;in FIG. 1 schematically shows a longitudinal section of the proposed fire tube boiler;
на Фиг. 2 схематично изображен поперечный разрез предлагаемого жаротрубного котла;in FIG. 2 schematically shows a cross section of the proposed fire tube boiler;
на Фиг. 2 - график зависимостей отношений коэффициента теплоотдачи оребренной φоребренная к неоребренной αэллипс поверхностям топки от коэффициента оребрения φ, на котором показан участок с максимальными αоребренная/αэллипс при разных числах Re;in FIG. 2 is a graph of the dependences of the ratios of the heat transfer coefficient of the finned φ finned to the non- finned α ellipse of the furnace surfaces on the finning coefficient φ, which shows the section with the maximum α finned / α ellipse for different numbers of Re;
на Фиг. 3 - график зависимостей отношений количества теплоты, переданной от газа к стенке за счет молекулярной теплопроводности, конвекции и излучения, оребренной Qоребренная к неоребренной Qэллипс поверхности топки от коэффициента оребрения φ, на котором показан участок с максимальными Qоребренная/Qэллипс при разных числах Re;in FIG. 3 is a graph of the relationships between the amount of heat transferred from the gas to the wall due to molecular heat conduction, convection, and radiation, finned Q finned to non- finned Q ellipse of the furnace surface versus finning coefficient φ, which shows a section with maximal finned Q / Q ellipse for different numbers Re;
на Фиг. 4 - график зависимостей отношений коэффициента полезного действия оребренной тибренная к неоребренной ηэллипс поверхности топки от коэффициента оребрения φ, на котором показан участок с максимальными ηоребренная/ηэллипс при разных числах Re;in FIG. 4 is a plot of the relationship between the efficiency coefficient of a finned tibial and non-finned η ellipse of the furnace surface versus the finning coefficient φ, which shows a section with maximum η finned / η ellipse for different numbers of Re;
Жаротрубный котел содержит корпус 1, заполненный жидкостью, горелку 2 с топкой 3, имеющую форму в поперечном сечении эллипс внутри топочного пространства, которой выполнены поперечные ребра 4 с коэффициентом оребрения φ, реверсивную камеру 5 и пучок конвективных труб 6. Ребра 4 получены в результате прокатки (процесс пластического деформирования тел на прокатном стане между вращающимися приводными валками) либо отливки (технологический процесс изготовления заготовок, заключающийся в заполнении предварительно изготовленной литейной формы жидким материалом с последующим его затвердеванием).The fire tube tube contains a
Котел работает следующим образом:The boiler works as follows:
В топку 3 из горелки 2 направляют поток пламени. В топке происходят процессы горения. Далее поток продуктов сгорания поступает в реверсивную камеру 5 и затем в конвективный пучок труб 6. Часть теплоты сгорания и теплоты уходящих газов передается через оребренную разделительную стенку теплоносителю в корпусе 1.In the
Для описания турбулентных течений реагирующих газов используют модель турбулентности с двумя уравнениями. Эта модель турбулентности получила название k-ε (Михайлов, А.Г. Численное моделирование процессов тепломассопереноса при горении газообразного топлива в топочном объеме / А.Г. Михайлов, П.А. Батраков, С.В. Теребилов. - Естественные и технические науки. - 2011 - №5 (55). - С. 354-358), где k - турбулентная кинетическая энергия, ε - величина рассеивания кинетической энергии.A turbulence model with two equations is used to describe turbulent flows of reacting gases. This turbulence model is called k-ε (Mikhailov, A.G. Numerical modeling of heat and mass transfer processes during combustion of gaseous fuel in the furnace volume / A.G. Mikhailov, P.A. Batrakov, S.V. Terebilov. - Natural and Technical Sciences . - 2011 - No. 5 (55). - P. 354-358), where k is the turbulent kinetic energy, ε is the dispersion value of the kinetic energy.
При описании коэффициента оребрения для топки в форме поперечного сечения эллипс использовался следующий литературный источник «Определение коэффициента теплопередачи через гладкую и оребренную трубы» В.В. Бухмиров, Д.В. Ракутина. - Иваново: УИУНЛ ИГЭУ, 2010. - С 11-12, кроме того было введено понятие эквивалентного диаметра поперечного сечения топки в форме эллипса вычисляемый по формуле:When describing the finning coefficient for a furnace in the form of an ellipse cross-section, the following literature source “Determination of the heat transfer coefficient through a smooth and finned pipe” was used by V.V. Bukhmirov D.V. Rakutin. - Ivanovo: UIUNL IGEU, 2010. - From 11-12, in addition, the concept of the equivalent diameter of the cross section of a furnace in the form of an ellipse was calculated by the formula:
dЭ=l,55S0,625/P0,2,d e = l, 55S 0.625 / P 0.2 ,
где S - площадь поперечного сечения топки в форме эллипса;where S is the cross-sectional area of the furnace in the form of an ellipse;
P - периметр поперечного сечения топки в форме эллипса.P is the perimeter of the cross section of the furnace in the form of an ellipse.
S=πab,S = πab,
Р=2π((a 2+b2)/2)1/2,P = 2π (( a 2 + b 2 ) / 2) 1/2 ,
где π=3,1415 рад,where π = 3.1415 rad
a - большая полуось; a - semimajor axis;
b - малая полуось.b - minor axis.
Коэффициент оребрения φ равен:The finning coefficient φ is equal to:
Fop - площадь оребренной поверхности топки;F op is the area of the fin surface of the furnace;
F - площадь внутренней гладкой поверхности оребренной трубы.F is the area of the inner smooth surface of the finned tube.
, ,
F=πdЭLF = πd e L
где dЭ - внутренний эквивалентный диаметр оребренной трубы (где a=a D - внутренняя большая полуось оребренной трубы (Фиг. 2.), b=bD - внутренняя малая полуось оребренной трубы (Фиг. 2.) [Определение коэффициента теплопередачи через гладкую и оребренную трубы / В.В. Бухмиров, Д.В. Ракутина. - Иваново: УИУНЛ ИГЭУ, 2010. - С 11-12.]);where d E is the internal equivalent diameter of the finned tube (where a = a D is the inner major axis of the finned pipe (Fig. 2.), b = b D is the inner minor axis of the finned pipe (Fig. 2.) [Determination of heat transfer coefficient through a smooth and finned tubes / VV Bukhmirov, DV Rakutina. - Ivanovo: UIUNL IGEU, 2010. - C 11-12.]);
dЭр - эквивалентный диаметр ребра (где а-а d - большая полуось ребра (Фиг. 2.), b=bd - малая полуось ребра (Фиг. 2.));d Er is the equivalent diameter of the rib (where a - a d is the semimajor axis of the rib (Fig. 2.), b = b d is the semiminor axis of the rib (Fig. 2.));
n - число ребер;n is the number of edges;
δρ - толщина ребра (δp=τ/2, τ - шаг ребер (фиг. 1));δ ρ is the thickness of the ribs (δ p = τ / 2, τ is the step of the ribs (Fig. 1));
L - длина топки (фиг. 1),L is the length of the furnace (Fig. 1),
Ребра увеличивают площадь поверхности теплообмена и таким образом при том же коэффициенте теплоотдачи способствуют повышению количества передаваемой теплоты. Таким образом, повышение КПД η топки достигается за счет увеличения площади теплообмена (для сравнения площади поверхности оребренной топки с гладкой используем коэффициент оребрения), коэффициента теплоотдачи при установке поперечных ребер.The fins increase the heat transfer surface area and thus, at the same heat transfer coefficient, contribute to an increase in the amount of heat transferred. Thus, increasing the efficiency η of the furnace is achieved by increasing the heat transfer area (to compare the surface area of the finned furnace with a smooth one, we use the finning coefficient), heat transfer coefficient when installing transverse ribs.
КПД η топки определяют формулой:The efficiency η of the furnace is determined by the formula:
где Q1 - теплота, использованная для подогрева холодной жидкости.where Q 1 is the heat used to heat the cold liquid.
QС - теплота, переданная конвекцией.Q C - heat transferred by convection.
где, ΔT=Т1-T2,where, ΔT = T 1 -T 2 ,
T1 - температура газа в топке,T 1 - gas temperature in the furnace,
T2 - температура стенки топки;T 2 is the temperature of the furnace wall;
QR - теплота, переданная излучением (определяется вероятностным методом Монте-Карло (Михайлов, А.Г. Численное моделирование процессов тепломассопереноса при горении газообразного топлива в топочном объеме /А.Г. Михайлов, П.А. Батраков, С.В. Теребилов. - Естественные и технические науки. - 2011. - №5 (55). - С. 354-358);Q R - heat transferred by radiation (determined by the Monte Carlo probabilistic method (Mikhailov, A.G. Numerical modeling of heat and mass transfer processes during combustion of gaseous fuel in a furnace volume) / A.G. Mikhailov, P.A. Batrakov, S.V. Terebilov . - Natural and technical sciences. - 2011. - No. 5 (55). - S. 354-358);
Qрасч - количество теплоты, (сухой газ) выделенного при сгорании топлива определяется по объемному составу, %, и известной теплоте сгорания компонентов (низшая теплота сгорания):Q calc - the amount of heat (dry gas) emitted during the combustion of fuel is determined by the volume composition,%, and the known heat of combustion of the components (lower heat of combustion):
Qрасч=358CH4+640C2H6+915C3H8+1190C4Н10+1465С5Н12+126,5CO+107,5H2+234H2S.Q calc = 358CH 4 + 640C 2 H 6 + 915C 3 H 8 + 1190C 4 H 10 + 1465C 5 H 12 + 126.5CO + 107.5H 2 + 234H 2 S.
В случае оребренной поверхности:In case of finned surface:
Qоребренная=Q1, αоребренная=α, ηоребренная=η, гдеQ ribbed = Q 1 , α ribbed = α, η ribbed = η, where
Qоребренная - теплота, использованная для подогрева холодной жидкости в топке с формой в поперечном сечении эллипс и поперечным оребрением;Q finned - heat used to heat a cold liquid in a furnace with a cross-sectional shape of an ellipse and transverse finning;
αоребренная - коэффициент теплоотдачи, определяемые условиями движения газа в топке с формой в поперечном сечении эллипс и внутренним поперечным оребрением;α finned - heat transfer coefficient, determined by the conditions of gas movement in the furnace with a cross-sectional shape of an ellipse and internal transverse finning;
ηоребренная - коэффициент полезного действия КПД топки с формой в поперечном сечении эллипс и поперечным оребрением.η ribbed - the efficiency of the efficiency of the furnace with the shape in the cross section of an ellipse and transverse ribbing.
В случае неоребренной поверхности Qэллипс=Q1, αэллипс=α, ηэллипс=η, гдеIn the case of a non-finned surface Q, ellipse = Q 1 , α ellipse = α, η ellipse = η, where
Qэллипс - теплота, использованная для подогрева холодной жидкости в топке с формой в поперечном сечении эллипс без оребрения;Q ellipse is the heat used to heat a cold liquid in a furnace with a cross-sectional shape of an ellipse without fins;
αэллипс - коэффициент теплоотдачи, определяемые условиями движения газа в топке с формой в поперечном сечении эллипс без оребрения;α ellipse is the heat transfer coefficient determined by the conditions of gas movement in the furnace with a cross-sectional shape of an ellipse without fins;
ηэллипс - коэффициент полезного действия КПД топки с формой в поперечном сечении эллипс без оребрения.η ellipse - coefficient of efficiency of the efficiency of the furnace with the shape in cross section of an ellipse without fins.
В результате анализа численных решений, используя вышеприведенные формулы, определено, что при n=6, τ=167 мм, a D·=520 мм bD=400 мм a d·=440 мм, bd=320 мм коэффициент оребрения φ≈1,32 соответствует точкам с максимальными значениями величин αоребренная/αэллипс, Qоребренная/Qэллипс, ηоребренная/ηэллипс при разных Re.As a result of the analysis of numerical solutions using the above formulas, it was determined that for n = 6, τ = 167 mm, a D · = 520 mm b D = 400 mm a d · = 440 mm, b d = 320 mm, the finning coefficient φ≈ 1.32 corresponds to points with the maximum values of α finned / α ellipse , Q ribbed / Q ellipse , η ribbed / η ellipse for different Re.
при Re=10000 и коэффициенте оребрения φ≈1,32 достигаются максимальное значение величины αоребренная/αэллипс=1,08 (Фиг. 2), максимальное значение величины Qоребренная/Qэллипс=1,1 (Фиг. 3), и максимальное значение величины ηоребренная/ηэллипс=1,055 (Фиг. 4).at Re = 10000 and a finning coefficient φ≈1.32, the maximum value of the value of α finned / α ellipse = 1.08 (Fig. 2), the maximum value of the value of Q finned / Q ellipse = 1.1 (Fig. 3), and the maximum value of η ribbed / η ellipse = 1,055 (Fig. 4).
Таким образом расчетные данные подтверждают, что увеличение КПД η топки с форме в поперечном сечении эллипса с установленными внутри топочного пространства поперечных ребер при коэффициенте оребрения φ≈1,32 приводит к увеличению КПД топки η по сравнению с топкой с формой в поперечном сечении эллипса с неоребренной внутри топочной поверхностью в пределах 5,5%.Thus, the calculated data confirm that an increase in the efficiency η of a furnace with a shape in the cross section of an ellipse with transverse ribs installed inside the furnace space at a finning coefficient φ≈1.32 leads to an increase in the efficiency of the furnace η in comparison with a furnace with a shape in the cross section of an ellipse with a non-ribbed inside the combustion surface within 5.5%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014132625/06U RU151351U1 (en) | 2014-08-07 | 2014-08-07 | FIRE BOILER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014132625/06U RU151351U1 (en) | 2014-08-07 | 2014-08-07 | FIRE BOILER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU151351U1 true RU151351U1 (en) | 2015-04-10 |
Family
ID=53296766
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014132625/06U RU151351U1 (en) | 2014-08-07 | 2014-08-07 | FIRE BOILER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU151351U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU186831U1 (en) * | 2018-10-08 | 2019-02-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | FIRE BOILER |
RU187963U1 (en) * | 2018-11-27 | 2019-03-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) | VACUUM FIRE BOILER |
-
2014
- 2014-08-07 RU RU2014132625/06U patent/RU151351U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU186831U1 (en) * | 2018-10-08 | 2019-02-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | FIRE BOILER |
RU187963U1 (en) * | 2018-11-27 | 2019-03-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) | VACUUM FIRE BOILER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2018119781A (en) | Heat transfer pipe and heating boiler having the same | |
RU2418246C1 (en) | Hot-water boiler | |
RU2559109C1 (en) | Water heating boiler | |
RU151351U1 (en) | FIRE BOILER | |
RU178049U1 (en) | Heater | |
Rahmani et al. | Numerical investigation of heat transfer in 4-pass fire-tube boiler | |
Antonescu et al. | Computational model for a condensing boiler with finned tubes heat exchanger | |
RU2655096C1 (en) | Tubular heater | |
RU69198U1 (en) | HEATER | |
RU121350U1 (en) | FIRE BOILER | |
RU186831U1 (en) | FIRE BOILER | |
RU187963U1 (en) | VACUUM FIRE BOILER | |
RU53410U1 (en) | DEVICE FOR GAS AND OIL HEATING | |
RU2657382C2 (en) | Heat exchanger of a boiler with welded joints, located outside the boiler furnace and with a particular pipe location | |
RU135102U1 (en) | DEVICE FOR DISPOSAL OF HEAT OF SMOKE GASES | |
RU37988U1 (en) | DEVICE FOR HEATING FIRE HAZARDOUS LIQUIDS | |
RU2652959C1 (en) | Vertical water tube water heating tank | |
CN209726156U (en) | Based on gas, thermo oil boiler heat recovery heat exchanger | |
RU224410U1 (en) | Hot water heating boiler cast iron gas | |
RU142978U1 (en) | TUBULAR BEAM OF A SUSPENDED GAS-OILED GAS-OIL HEAT EXCHANGER | |
Amori et al. | Investigation of twisted tape turbulator for fire tube boiler | |
RU220049U1 (en) | WATER TUBE BOILER | |
RU112745U1 (en) | CHEMICAL FUEL HEATER | |
RU2696160C1 (en) | Heater for liquid and gaseous media | |
RU2610985C1 (en) | Hot-water heat-tube boiler with scroll-type turbulators |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180808 |