RU137969U1

RU137969U1 - DEVICE FOR HEATING WORKERS

Info

Publication number: RU137969U1
Application number: RU2013147109/12U
Authority: RU
Inventors: Антон Александрович Синицын
Original assignee: Антон Александрович Синицын
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2014-02-27

Abstract

Устройство для нагрева рабочих тел, содержащее корпус с рукоятями, с расположенными в нем газовой горелкой, вентилятором для подачи воздуха и завих-рителем дымовых газов, отличающееся тем, что корпус устройства представлен теплоизолированной снизу платформой, на которой размещены соединенные электрически электрогенератор и теплогенератор, включающий в себя теплоизоляционный корпус, камеру сгорания, воздушную решетку, систему регулирования мощности и систему подачи газового топлива, при этом теплогенератор на выходе соединен с поворотным патрубком, другим концом выходящим под платформу, на конце которого размещен завихритель; платформа размещается на поверхности земли при помощи меняющих высоту ног, при этом по всему периметру платформы до поверхности земли размещена защитная юбка, а над платформой установлен съемный тент.A device for heating working fluids, comprising a housing with handles, a gas burner located therein, a fan for supplying air and a flue gas swirler, characterized in that the housing of the device is a platform insulated from below, on which are placed an electrically connected electric generator and a heat generator, including includes a heat-insulating housing, a combustion chamber, an air grill, a power control system and a gas fuel supply system, while the heat source at the outlet is connected to a turn a thick nozzle extending at the other end under a platform at the end of which a swirl is placed; the platform is placed on the surface of the earth with the help of legs changing height, while along the entire perimeter of the platform to the surface of the earth a protective skirt is placed, and a removable awning is installed above the platform.

Description

Устройство относится к теплоэнергетике и строительству и может быть использовано в качестве источника тепловой энергии для нагрева любых рабочих тел, обнаружения внутренних дефектов в рабочих телах тепловым методом неразрушающего контроля, при аварийных и ремонтно-строительных работах для обогрева, отогрева мерзлого грунта, бетона, дорожного покрытия и других строительных материалов. Устройство может применяться при энергетических и технических обследованиях различных строительных элементов зданий, сооружений, строений.The device relates to a power system and construction and can be used as a source of thermal energy for heating any working fluid, detecting internal defects in working fluids by the nondestructive testing by thermal method, during emergency and repair and construction work for heating, heating frozen ground, concrete, road surface and other building materials. The device can be used in energy and technical surveys of various building elements of buildings, structures, structures.

Известно устройство (Пат. 220874 RU F24D 5/08), содержащее корпус, внутренняя сторона которого выполнена с полостью, чтобы задать канал, в котором установлена топочная труба; при этом отопительный агрегат имеет горелку, связанную с первым концом трубы, и первое вентиляторное средство, связанное с трубой, для перемещения газообразных продуктов сгорания по трубе от первого конца ко второму ее концу; корпус имеет отверстие на своей верхней поверхности, отверстие связано со вторым вентиляторным средством для направления воздуха в канал внутри корпуса, и теплообменную пластину, установленную между трубой и отверстием, при этом теплообменной пластине придана такая форма, что она окружает верхнюю поверхность трубы с тем, чтобы поглощать излучение от нее и исключить проникновение воздуха из отверстия непосредственно на трубу, в результате чего воздух нагревается теплообменной пластиной до прохождения вниз через нижний конец канала.A device is known (Pat. 220874 RU F24D 5/08), comprising a housing, the inner side of which is made with a cavity to define the channel in which the combustion pipe is installed; wherein the heating unit has a burner associated with the first end of the pipe, and the first fan means associated with the pipe to move gaseous products of combustion through the pipe from the first end to its second end; the housing has an opening on its upper surface, the opening is connected to a second fan means for directing air into the channel inside the housing, and a heat exchange plate mounted between the pipe and the hole, the heat exchange plate is shaped so that it surrounds the upper surface of the pipe so that absorb radiation from it and prevent the penetration of air from the hole directly onto the pipe, as a result of which the air is heated by a heat exchanger plate until it passes down through the lower end of the channel.

Недостатки устройства заключаются в том, что величина теплового потока, создаваемого движением подогретого воздуха за счет его нагрева от теплообменной пластины, будет всегда меньше величины теплового потока, создаваемого движением горячих дымовых газов (как предложено в заявленном решении), то теплопроизводительность устройства будет невысокой и не обеспечит прогрев рабочего тела (например, оттаивание массы смерзшегося грунта в зимний период). Кроме того, устройство не использует теплоту уходящих газов, что значительно снижает КПД установки.The disadvantages of the device are that the heat flux generated by the movement of heated air due to its heating from the heat exchanger plate will always be less than the heat flux created by the movement of hot flue gases (as proposed in the claimed solution), then the heat output of the device will be low and not will provide heating of the working fluid (for example, thawing the mass of frozen soil in the winter). In addition, the device does not use the heat of the flue gases, which significantly reduces the efficiency of the installation.

Известно устройство (Пат. 2161672 RU E01C 23/14), содержащее корпус, в котором расположена камера, имеющая входное отверстие для приема горячего газа от горелки и излучающую поверхность с множеством отверстий. Отверстия в излучающей поверхности имеют такие размеры, чтобы горячий газ нагревал излучающую поверхность для создания радиационного теплопереноса к асфальтовому покрытию и проходил сквозь отверстия для создания конвенционного теплопереноса к асфальтовой поверхности.A device is known (Pat. 2161672 RU E01C 23/14) comprising a housing in which a chamber is located having an inlet for receiving hot gas from the burner and a radiating surface with many holes. The holes in the radiating surface are sized so that the hot gas heats the radiating surface to create radiation heat transfer to the asphalt surface and passes through the holes to create conventional heat transfer to the asphalt surface.

Недостатки устройства заключаются в том, что тепловой поток создается только за счет излучения от специальной поверхности, нагреваемой дымовыми газами, подобное устройство обладает меньшим КПД по сравнению с заявленным решением в виду только одной составляющей теплопередачи - лучистой. Конвективный поток здесь если и возникает, то незначительный.The disadvantages of the device are that the heat flux is created only due to radiation from a special surface heated by flue gases, such a device has lower efficiency compared to the claimed solution in view of only one component of heat transfer - radiant. Convective flow here, if it arises, is negligible.

Наиболее близким к заявленному устройству является устройство (Пат. 129608 RU F24H 3/00), содержащее корпус с расположенной в нем дымогарной трубой, на одном конце которой смонтирована газовая горелка с каналами для подачи газа и воздуха, на другом конце - вентилятор, воздухоподогревателем, а также отражательным экраном, при этом труба имеет U-образную или П-образную форму; воздухоподогреватель соединен одним каналом с воздухоподводящей трубой к газовой горелке, а другим каналом - посредством газоотводящей трубы с вентилятором на входе и с неподвижным или вращающимся рассекателем на выходе, который, в свою очередь, размещен между дымогарной трубой и отражательным экраном, и выполнен в виде прямых или изогнутых расширяющихся каналов.Closest to the claimed device is a device (Pat. 129608 RU F24H 3/00), comprising a housing with a smoke pipe located in it, at one end of which is mounted a gas burner with channels for supplying gas and air, at the other end - a fan, an air heater, as well as a reflective screen, while the pipe has a U-shaped or U-shaped; the air heater is connected by one channel with the air inlet pipe to the gas burner, and the other channel by means of a gas exhaust pipe with a fan inlet and with a fixed or rotating divider at the outlet, which, in turn, is placed between the smoke tube and the reflective screen, and is made in the form of direct or curved expanding channels.

Основным недостатком данного устройства является быстрый перегрев и выход из строя вентилятора, создающего конвективное движение горячих газов, а размещение оборудования в едином корпусе повышает вес устройства и усложняет его работу. Кроме того, такое устройство должно быть подключено к электросети, что в условиях эксплуатации невыполнимо.The main disadvantage of this device is the rapid overheating and failure of the fan, which creates the convective movement of hot gases, and the placement of equipment in a single housing increases the weight of the device and complicates its operation. In addition, such a device must be connected to the mains, which is impossible under operating conditions.

Целью разрабатываемого устройства является повышение качества, надежности и эффективности устройств, применяемых для нагрева рабочих тел, усовершенствование методов поверхностного обогрева и отогрева мерзлого грунта, бетона, дорожного покрытия радиационно-конвективным способом, при минимальных затратах энергии и времени, с учетом требований экологической безопасности, связанных с выбросами отработанных газов в воздушный бассейн, обнаружение и исследование дефектов в рабочих телах.The aim of the developed device is to improve the quality, reliability and efficiency of devices used for heating working fluids, to improve the methods of surface heating and heating of frozen soil, concrete, pavement in a radiation-convective manner, with minimal energy and time, taking into account environmental safety requirements related with emissions of exhaust gases into the air basin, detection and investigation of defects in working fluids.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для нагрева рабочих тел содержит корпус с рукоятями, с расположенными в нем газовой горелкой, вентилятором для подачи воздуха и завихрителем дымовых газов, при этом корпус устройства представлен теплоизолированной снизу платформой, на которой размещены соединенные электрически электрогенератор и теплогенератор. Теплогенератор включает в себя камеру сгорания, воздушную решетку, систему регулирования мощности и систему подачи газового топлива, при этом теплогенератор на выходе соединен с поворотным патрубком, другим концом выходящим под платформу, на конце которого размещен завихритель. Платформа может размещаться на поверхности земли при помощи меняющих высоту ног, при этом по всему периметру платформы до поверхности земли размещена защитная юбка, а над платформой установлен съемный тент.This goal is achieved in that the device for heating the working fluid comprises a housing with handles, a gas burner located therein, a fan for supplying air and a flue gas swirl, while the housing of the device is represented by a platform insulated from below, on which are placed an electrically connected electric generator and a heat generator. The heat generator includes a combustion chamber, an air grill, a power control system and a gas fuel supply system, while the heat generator at the outlet is connected to a rotary pipe, the other end extending under the platform, at the end of which a swirl is placed. The platform can be placed on the surface of the earth with the help of legs changing height, while along the entire perimeter of the platform to the surface of the earth a protective skirt is placed, and a removable awning is installed above the platform.

Температурный диапазон при эксплуатации устройства гибкий. Определяется поставленными задачами и зависит от свойств рабочих тел, параметров и режимов работы, а также климатических условий эксплуатации.The temperature range during operation of the device is flexible. It is determined by the tasks set and depends on the properties of the working fluid, parameters and operating modes, as well as climatic operating conditions.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема установки, состоящей из теплоизолированной снизу платформы 1, на которой размещен электрогенератор 2 и теплогенератор, включающий в себя теплоизоляционный корпус 3, вентиляторный блок 4, горелочное устройство 5, камеру сгорания 6, воздушную решетку 7, систему регулирования мощности 8 и систему подачи газового топлива 9. От теплогенератора отходит поворотный патрубок 10, проходящий через круглый проем в платформе 1, на конце которого размещен завихритель 11. Электрогенератор 2 снабжен крышкой для заполнения жидким топливом 12, трубой отвода выхлопных газов 13 и патрубком подачи воздуха 14. Платформа 1 устанавливается на неровную поверхность земли при помощи меняющих высоту ног 15, при этом по всему периметру платформы до поверхности земли размещена защитная юбка 16. Для снабжения газовым топливом предусмотрен отдельно стоящий баллон 17. Для перемещения платформы 1 устроены рукояти 18. Для защиты оборудования платформы 1 устроен съемный тент 19.In FIG. 1 is a schematic diagram of an installation consisting of a bottom-insulated platform 1, on which an electric generator 2 and a heat generator are located, including a heat-insulating casing 3, a fan unit 4, a burner device 5, a combustion chamber 6, an air grill 7, a power control system 8, and a system supply of gas fuel 9. A swivel pipe 10 extends from the heat generator, passing through a circular opening in the platform 1, at the end of which a swirl 11 is placed. The power generator 2 is provided with a cover for filling liquid them with fuel 12, an exhaust pipe 13 and an air supply pipe 14. Platform 1 is mounted on an uneven ground surface using feet 15 that change the height, while a protective skirt 16 is placed along the entire perimeter of the platform to the earth’s surface. A separate stand is provided for supplying gas fuel cylinder 17. To move the platform 1, the handles are arranged 18. To protect the equipment of the platform 1, a removable awning 19 is arranged.

Для создания горячего теплоносителя I, состоящего из дымовых газов II от сгорания газового топлива III и воздуха IV в электрогенераторе 2 редусмотрено сжигание жидкого топлива V с отводом выхлопных газов VI.To create a hot heat carrier I, consisting of flue gases II from the combustion of gas fuels III and air IV in an electric generator 2, combustion of liquid fuel V with exhaust gas VI is provided.

На фиг. 2 изображена схема размещения установки на поверхности земли для прогрева ограниченной зоны F.In FIG. 2 shows the layout of the installation on the ground for heating a limited area F.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Платформу 1 переносят с помощью рукоятей 18, устанавливают строго горизонтально с помощью ног 15 на поверхности земли в зоне прогрева F. Баллон 17 размещают на расстоянии не менее 1 метра от базовой части и соединяют с ней газовым резиновым или резино-полимерным шлангом (условно не показан), после чего открывают газовый редуктор баллона (условно не показан).The platform 1 is transferred using the handles 18, installed strictly horizontally with the help of feet 15 on the surface of the earth in the heating zone F. The cylinder 17 is placed at a distance of at least 1 meter from the base part and connected to it with a gas rubber or rubber-polymer hose (not shown conditionally ), after which they open the gas cylinder reducer (not shown conditionally).

Заправка электрогенератора 2 осуществляется через крышку для заполнения жидким топливом 12. Запуск выполняется с помощью блока управления (условно не показан). За счет сгорания топливно-воздушной смеси, состоящей из жидкого топлива V и воздуха IV вырабатывается электрическая энергия, которая обеспечит бесперебойную работу теплогенератора. Образующиеся продукты сгорания удаляются через трубу отвода выхлопных газов 13.Refueling of the generator 2 is carried out through the cover for filling with liquid fuel 12. Start is performed using the control unit (not shown conditionally). Due to the combustion of the fuel-air mixture, consisting of liquid fuel V and air IV, electric energy is generated, which will ensure uninterrupted operation of the heat generator. The resulting combustion products are removed through the exhaust pipe 13.

После запуска электрогенератора и выхода его на стационарный режим производят включение теплогенератора и выбирают режим нагрева через систему регулирования мощности 8 и систему подачи газового топлива 9. Включается вентиляторный блок 4, нагаетающий воздух IV из окружающей среды через воздушную решетку 7 к горелочному устройству 5. Одновременно к нему через систему подачи газового топлива 9 из баллона 17 подается газовое топливо III, где смешивается с воздухом, образуя газо-воздушную смесь, которая горит в камере сгорания 6. При этом выделяются дымовые газы II, которые направляются вдоль камеры сгорания на выход из теплогенератора, смешиваются с воздухом IV, образуя горячий теплоноситель I.After starting the generator and entering the stationary mode, the heat generator is turned on and the heating mode is selected through the power control system 8 and the gas fuel supply system 9. The fan unit 4 is turned on, which blows the air IV from the environment through the air grill 7 to the burner device 5. At the same time through the gas fuel supply system 9, gas fuel III is supplied from the cylinder 17, where it is mixed with air, forming a gas-air mixture, which burns in the combustion chamber 6. In this case, I flue gases II, which are directed along the combustion chamber to the outlet of the heat generator, are mixed with air IV, forming a hot heat carrier I.

Посредством поворотного патрубка 10 горячий теплоноситель I направляется под платформу 1, при этом на выходе расположен завихритель 11, в котором поток горячего теплоносителя I закручивается, тем самым создается циркуляционное движение среды в пространстве, ограниченном защитной юбкой 16. После выхода теплогенератора на стационарный режим контролируется производительность установки с помощью системы регулирования мощности 8.By means of the rotary nozzle 10, the hot heat carrier I is guided under the platform 1, while the swirl 11 is located at the outlet, in which the flow of the hot heat carrier I is twisted, thereby creating a circulation movement of the medium in the space bounded by the protective skirt 16. After the heat generator reaches the stationary mode, the production is controlled installations using a power control system 8.

При использовании устройства в качестве источника тепловой энергии при техническом и энергетическом обследовании различных строительных элементов зданий, сооружений, строений производится теплопередача в обследуемый материал, при этом по характеру распределения теплового потока определяются его теплотехнические качества и скрытые дефекты. Обследование производится в соответствии с методом определения плотности тепловых потоков (ГОСТ 25380-82), проходящих через однослойные и многослойные ограждающие конструкции жилых, общественных, производственных и сельскохозяйственных зданий и сооружений при экспериментальном исследовании и в условиях их эксплуатации, а также методом неразрушающего контроля теплового вида (ГОСТ 18353-79), применяемым при исследовании тепловых процессов в изделиях.When using the device as a source of thermal energy during the technical and energy examination of various building elements of buildings, structures, structures, heat is transferred to the material being examined, and its heat-technical qualities and latent defects are determined by the nature of the heat flux distribution. The inspection is carried out in accordance with the method for determining the density of heat fluxes (GOST 25380-82) passing through single-layer and multi-layer building envelopes of residential, public, industrial and agricultural buildings and structures during experimental research and in the conditions of their operation, as well as by the method of non-destructive thermal control (GOST 18353-79), used in the study of thermal processes in products.

Достоинством предложенного устройства является то, что, по сравнению с другими средствами нагрева, отогрева, обогрева рабочих тел, например, мерзлого грунта, бетона, дорожного покрытия, предложенное устройство работает автономно без подключения к системам энергоснабжения, не зависит от качества поверхности размещения установки (вплоть до 30%-ном уклоне поверхности) и ее состояния (лед, вода, песок). При этом осуществляется быстрая скорость и большая глубина прогрева рабочего тела. Предложенное устройство мобильно и может обслуживаться бригадой в количестве двух человек.The advantage of the proposed device is that, in comparison with other means of heating, heating, heating working fluids, for example, frozen soil, concrete, pavement, the proposed device works autonomously without being connected to power supply systems, and does not depend on the quality of the installation surface (up to up to 30% slope of the surface) and its condition (ice, water, sand). At the same time, fast speed and a large depth of heating of the working fluid are achieved. The proposed device is mobile and can be serviced by a team of two people.

Таким образом, предложенное устройство позволяет решить задачу нагрева, отогрева, обогрева рабочих тел (мерзлого грунта, бетона, дорожного покрытия) радиационно-конвективным способом при аварийных и ремонтно-строительных работах, повысить качество, надежность и эффективность устройств подобного класса, применяемых для нагрева любых рабочих тел, проводить энергетические и технические обследованиях различных строительных элементов зданий, сооружений, строений, проводить дефектоскопию рабочих тел.Thus, the proposed device allows you to solve the problem of heating, heating, heating of the working fluid (frozen soil, concrete, pavement) by the radiation-convective method during emergency and repair-construction works, to improve the quality, reliability and efficiency of devices of this class used for heating any working bodies, conduct energy and technical surveys of various building elements of buildings, structures, structures, conduct a defectoscopy of working bodies.

Как показали расчетно-экспериментальные исследования устройства для конвективного оттаивания мерзлого песчаного грунта, проводимые кафедрой «Теплогазоснабжение и вентиляция» при ФГБОУ ВПО «Вологодский государственный технический университет», глубина оттаивания увеличивается по зависимостям, сходным с зависимостями, определяемыми аналитическими и численными расчетами по различным известным математическим моделям и экспериментальным данным. При этом конвективный способ нагрева позволяет в несколько раз быстрее осуществить оттаивание рабочих тел по сравнению с другими известными способами.As shown by the calculation and experimental studies of the device for convective thawing of frozen sandy soil, carried out by the Department of Heat and Gas Supply and Ventilation at the FSBEI HPE “Vologda State Technical University”, the thawing depth increases according to dependencies similar to those determined by analytical and numerical calculations by various known mathematical models and experimental data. In this case, the convective heating method allows several times faster to thaw the working fluid compared with other known methods.

Так, например, при подводимой к песчаному грунту тепловой энергии в количестве 30 кВт в течение 0,5 ч, глубина прогрева мерзлого грунта влажностью 40% с начальной температурой (-5)°C при наружной температуре воздуха (-4)°C составила 240 мм, что, примерно, в 2-3 раза быстрее, чем в прототипе и в 30-40 раз быстрее, чем при применении устройств, основанных на теплопередаче за счет теплопроводности (термоматы).So, for example, with thermal energy supplied to sandy soil in the amount of 30 kW for 0.5 h, the depth of heating of frozen soil with a humidity of 40% with an initial temperature of (-5) ° C at an outdoor temperature of (-4) ° C was 240 mm, which is approximately 2-3 times faster than in the prototype and 30-40 times faster than when using devices based on heat transfer due to heat conduction (thermomats).

Claims

A device for heating working fluids, comprising a housing with handles, a gas burner located therein, an air supply fan and a flue gas swirler, characterized in that the housing of the device is a platform insulated from below, on which are placed an electrically connected electric generator and a heat generator, including includes a heat-insulating housing, a combustion chamber, an air grill, a power control system and a gas fuel supply system, while the heat source at the outlet is connected to a turn a thick nozzle extending at the other end under a platform at the end of which a swirl is placed; the platform is placed on the surface of the earth with the help of legs changing height, while along the entire perimeter of the platform to the surface of the earth a protective skirt is placed, and a removable awning is installed above the platform.