Система водяного отопления с естественной циркуляцией

Система водяного отопления с естественной циркуляцией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: в единый контур соединены источник тепла, главный стояк, распределительная и обратная магистрали; расширительный бак, нагревательные приборы и усилитель циркуляции воды размещенный в главном стояке . Усилитель циркуляции воды выполнен в виде линейного трубчатого водонагревателя с размещенными на нем насадками в виде усеченных конусов с отверстиями на поверхности , расположенными радиально. Конусы меньшим основанием обращены к источнику тепла и расположены с равным шагом относительно друг друга. Электронагреватель цепями управления связан с регуляторами тока и разности т-р. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 24 D 3/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ь О (21) 4914323/29 (22) 25.02.91 (46) 15.04.93. Бюл. М 14 (71) Одесский инженерно-строительный институт . (72) В.Д.Петраш, М.M.Ïoëóíèí, Г.Ф.Камолов, А.Д.Петраш (56) Авторское свидетельство СССР

М 1054552, кл. 0 24 D 3/00, 1981. (54) СИСТЕМА ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ С

ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ (57) Сущность изобретения; в единый контур соединены источник тепла, главный стояк, распределительная. и обратная магистрали;

Изобретение относится к области строительства, а более конкретно к системам отопления гражданских зданий, Цель изобретения — повышение эффективности регулирования работы устройства при одновременном снижении материалоемкости.

Взаимосвязь новых элементов в системе позволяет создавать в главном стояке регулируемую часть теплоносителя — воды в виде пара, который на высоте в пределах трубчатого электронагревателя образует парожидкостную смесь, создающую эффект циркуляции теплоносителя в контуре по парлифтному принципу. В процессе парообраэования вакруг трубчатого электронагревателя создается

Ъарожидкостная смесь, средняя плотность которой намного меньше, чем теплоноситель в жидком состоянии в стояках с приборами системы отопления, В силу разности плотностей теплоносителя в стояках с приборами системы отопления и в главном стояке в (5U 1809251 Al расширительный бак, нагревательные приборы и усилитель циркуляции воды размещенный в главном стояке . Усилитель циркуляции воды выполнен в виде линейного трубчатого водонагревателя с размещенными на нем насадками в виде усеченных конусов с отверстиями на поверхности, расположенными радиально. Конусы меньшим основанием обращены к источнику тепла и расположены с равным шагом относительно друг друга. Электронагреватель цепями управления связан с регуляторами тока и разности т-р. 2 ил. пределах высоты трубчатого электронаг- ревателя образуется дополнительное парлифтное давление во всем циркуляционном контуре системы отопления. Выбором же высоты и мощности трубчатого электронагревателя с насадками ОО указанной формы можно достичь различ- С) ной величины дополнительного парлифт- ) ного циркуляционного давления, с ) способного исключить вообще циркуляци- (Л онный насос в системе отопления. Например, если в системе отопления мощностью

325,6 кВт с температурой теплоносителя в подающей магистрали 105 С и обратной

70 С из общего расхода по главному стояку 8 т/ч (примерно 8 м /ч) будет превращено в пар 2 кг/ч, занимающих объем примерно 2 м, то средняя плотность смез си будет равна (плотность пара до 0,7 атм менее 1 кг/м ):

1809251

20 я Vn + nVrn

P cM M— V„+V

1 2 + 955 7,998 — 764 кг/

2 +7,998

Тогда для создания потребного парлифтного циркуляционного давления, равновеликого насосному 1200 мм в ст„достаточно устроить в главном стояке отопления трубчатый электронагреватель высотой

1200:(978-764)=-5,6 м . Эта высота может быть уменьшена за счет уменьшения средней плотности паро>кидкостной смеси теплоносителя. При этом обычно устанавливаемой мощности электронагревателя для работы насоса достаточно и для работы трубчатого электронагревателя, преобразующего воду в пар. В рассматриваемом варианте для реального примера она составит

2 540 1,163 10 =1,25 кВт

Характерно, что повышение температуры воды в результате парлифтного нагрева составит всего; 1250 0,86:8000=0,13 С.

Повышение эффективности регулирования достигается не только за счет использования того же теплоноситеся, но в парообразной фазе, являющегося пожаровзрывобезопасным, но и за счет возможности более универсальног0 регулирования величины парлифтного циркуляционнаго давления в зависимости от температурного перепада температур внутреннего и нару>кного воздуха по всему графику регулирования. Иначе, при более низких температурах наружного воздуха парлифтное циркуляционное давление может быть большим, а с повышением наружной температуры оно может снижаться и быть равным нулю в конце либо начале отопительного сезона, Кроме того по сравнению с прототипом такое ,устройство значительйо меньшей материалоемкости, во-первых, за счет практически полного исключения параллельного контура с игольчатым клапаном, а во-вторых, сам теплообменник с насадками намного меньших размеров, т,к, поверхностный теплообмен в теплообменнике предложенного устройства намного интенсивнее, чем по прототипу, Таким образом, предложенные новые элементы и их взаимосвязь в системе отопления, позволяют более глубоко и качественно осуществить процесс регулирования работы системы отопления при ее эксплуатации, что направлено на улучшение теплопередающей возможности и снижение общей материалоемкости, при этом од25

55 новременно снижается также прямая материалоемкость за счет исключения отдельных элементов, имеющихся в прототипе.

На фиг.1 представлена схема системы отопления; на фиг,2 — узел! на фиг.1.

Система отопления содержит источник теплоты 1, главный стояк 2, подающую 3 и обратную 4 магистрали, которые соединены с расширительным баком 5 и нагревательными приборами 6 на стояках, Кроме того внутри главного стояка 2 на выходе иэ источника тепла 1 установлен усилитель циркуляции воды 7, который связан с регулятором тока 8 и разности температур 9 цепями управления 10, Усилитель циркуляции воды 7 (узел А на фиг,2) включает в себя линейный трубчатый электронагреватель

11, на наружной поверхности которого жестко установлены насадки 12 в виде полых усеченных конусов с радиальными отверстиями 13 у меньшего основания их окружности, концентрично основаниям. Сами насадки 12 установлены по вертикали друг относительно друга с равным шагом, причем меньшим основанием усеченного конуса к теплогенератору 1. Трубчатый электронагреватель 11 своими концами соединен с регулятором тока 8, который изменяет силу тока в зависимости от регулятора разности температур 9 по данным датчиков температуры внутреннего и наружного воздуха, Система отопления работает следующим образом. Подогретая вода до необходимой температуры в источнике тепла 1 по главному стояку 2 поднимается вверх, затем поступает в распределительную магистраль

3. Расширительный бак 5 служит для вмещения расширяющейся части воды при нагреве и воздухоудаления. Опускаясь по стоякам с приборами 6, вода вследствие охлаждения в приборах, компенсирует теплопотери помещений, после чего поступает в обратную магистраль 4 и источник теплоты

1, затем циркуляционный цикл повторяется, Для увеличения циркуляции в главном стояке 2 установлен усилитель циркуляции воды 7, образующий по вертикали между наружной поверхностью трубчатого электронагревателя 11 и внутренней поверхностью насадки 12 паровую фазу теплоносителя, верхняя часть которого после каждой насадки 12 у большего ее основания приближается к форме выпуклого мениска либо к плоской окружности в зависимости QT поступающей силы тока, от регулятора 8 на концы трубчатого электронагревателя 11, величина котофЬго предопределяется температурным перепадом между внутренним и наружным возду1809251, Составитель В.Петраш

Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Редактор

Заказ 1277 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 хом по показаниям датчиков температур с использованием регулятора разности температур 9. Радиальные отверстия 13 в насадках обеспечивают поступление теплоносителя в определенных дозах расхода, достаточных для устойчивого образования паровых образований между трубчатым электронагревателем 11 и внутренней поверхностью насадки 12.

Таким образом, по высоте трубчатого электронагревателя 11 вокруг него образуется вертикальный паровой "шнур", по форме близкий к цилиндрическому с переменным профилем, находящимся в равновесном состоянии с окружающей его водой. В результате этого образуется в пределах высоты. трубчатого нагревателя в главном стояке парожидконосителя смесь намного меньшей плотности, которая совместно с охлажденным теплоносителем в стояках с приборами и образует дополнительное парлифтное циркуляционнное дав- ление. Паровая фаза в воде является неустойчивой, а при перемещении пузырька пара мгновенно в результате конденсации переходит в исходное состояние, что объясняется не только очень большим коэффициентом теплоперехсда, но и многократным уменьшением объема пара при конденсации в пределах гидростатического давления. свойственного системам отопления.

Технико-зкономическая эффективность использования предложенной системы заключается в повышении эффективности регулирования работы системы отопления, как более глубокого и безопасного по сравнению с прототипом, а также в возможности не только уменьшить материалоемкость за счет исключения параллельного контура с

5 игольчатым регулятором, но и уменьшить диаметры труб всей системы созданием большего и регулируемого циркуляционногр давления по продолжительности всего отопительного периода. По сравнению с

10 прототипом снижение материалоемкости системы может быть достигнуто на 10—

12,5

Формула изобретения

15 Система водяного отопления с естественной циркуляцией, содержащая соединенные в единый контур источник теплоты, главный стояк, распределительную и обратную магистрали, расширительный бак, на20 гревательные приборы и усилитель циркуляции воды, размещенный в главном стояке, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит регуляторы тока и разности температур с цепями управления, 25 при этом усилитель циркуляции воды выполнен в виде линейного трубчатого водонагревателя с размещенными на нем насадками в виде усеченных конусов с отверстиями на поверхности, расположенными радиально, 30 причем конусы меньшим основанием обращены к источнику теплоты и расположены с равным шагом относительно друг друга, а линейный трубчатый электронагреватель цепями управления связан с регуляторами

35 тока и разности температур.