Описание проектируемой конструкции и сопутствующих приборов
Инфракрасное излучение повсеместно применяют для обогрева помещений и уличных пространств. Инфракрасный обогреватель - отопительный прибор, отдающий тепло преимущественно излучением, а не конвекцией (вид теплообмена, при котором внутренняя энергия передается струями и потоками) - используется для организации дополнительного или основного отопления в помещениях (домах, квартирах, офисах и т. п.), а также для локального обогрева уличного пространства (уличные кафе, беседки, веранды).
Инфракрасный обогреватель в быту иногда неточно называется рефлектором. Лучистая энергия поглощается окружающими поверхностями, превращаясь в тепловую энергию, нагревает их, которые в свою очередь отдают тепло воздуху. Это дает существенный экономический эффект по сравнению с конвекционным обогревом, где тепло существенно расходуется на обогрев неиспользуемого подпотолочного пространства. Кроме того, при помощи ИК обогревателей появляется возможность местного обогрева только тех площадей в помещении, в которых это необходимо без обогрева всего объёма помещения; тепловой эффект от инфракрасных обогревателей ощущается сразу после включения, что позволяет избежать предварительного нагрева помещения. Эти факторы снижают затраты энергии.
Так же инфракрасные излучатели применяют в промышленности для сушки лакокрасочных поверхностей. Инфракрасный метод сушки имеет существенные преимущества перед традиционным, конвекционным методом. В первую очередь это, безусловно, экономический эффект: процесс идёт гораздо быстрее, а энергии, при этом, затрачивается гораздо меньше, чем при традиционных методах.
|
|
|
Почему выбор пал именно на инфракрасную газовую горелку? Всё дело в её устройстве, простоте и большом потенциале для манипуляций с ней.
Устройство газовой инфракрасной горелки довольно простое и состоит из: металлического корпуса, газовой горелки, системы регулировки горелки и клапанов. Но если просто использовать все эти элементы для обогрева, обогреватель будет напоминать обыкновенную газовую печь. Поэтому, чтобы устройство обогревало не воздух, в конструкции прибора предусмотрен инфракрасный излучатель в форме керамических панелей, которые тепло, выделяемое при горении газа, преобразовать в инфракрасное излучение.
Принцип работы газовой инфракрасной горелки заключается в том, что она выделяет инфракрасные волны, которые создают вектор тепла непосредственно перед прибором.
Плюсы и минусы таких горелок:
Плюсы:
· Надежность и компактность;
· Удобство при транспортировке;
· Экономичность по сравнению с электрическими инфракрасными обогревателями;
|
|
|
· Эффективность, выраженная в высоком К.П.Д., которое достигает 80%;
· Безопасность. Конечно, при соблюдении всех правил эксплуатации.
Минусы:
· Наличие открытого огня;
· Сгорание кислорода;
· Выделение продуктов горения.
На последний пункт нужно обратить особое внимание, так как он требует повышенного внимания к вентиляции помещения, в котором используется газовый инфракрасный нагреватель.
Горелки работают на разных видах топлива, самые распространенные – газ и бензин. Газовый теплообменник для палатки прекрасно подходит как для рыбалки со льда, так и для зимнего туризма. При желании его можно сделать более функциональным, а именно приспособить для приготовления пищи. Газ подается на горелку из баллона, который иногда преподносит сюрпризы. Дело в том, что при отрицательных температурах его содержимое может замерзать, поэтому многие предпочитают пользоваться небольшими газовыми баллончиками, помещающимися внутри палатки. Более серьезных недостатков у газового теплообменника нет. Это простой в эксплуатации, надежный и долговечный прибор.
Бензиновые модели не менее эффективны, к тому же они дешевле и компактнее (и сама конструкция, и емкость с топливом). Но есть один нюанс, который заставляет рыбаков отказываться от них: горелка, работающая на бензине, имеет один серьезный недостаток – повышенный риск возгорания. Именно из-за высокой пожароопасности большинство делает выбор не в ее пользу. Кроме того известны случаи, когда такие приборы взрывались по причине перегрева, поэтому эксплуатировать их нужно с особой осторожностью.
|
|
|
Это оборудование появилось на рынке относительно недавно, поэтому в магазинах большого разнообразия не увидишь. Перечислим самые популярные модели:
1. СИБТЕРМО СТ-4,5 - продукт омских мастеров, который сейчас называют хитом продаж. Теплообменник производится из алюминиевого сплава, обладающего хорошей теплопроводностью. За счет естественной конвенции он способен обогреть не только зимнюю палатку, но и небольшое жилое помещение. Подача воздуха осуществляется тремя вентиляторами, работающими от напряжения 12В. Корпус прибора покрыт термостойкой краской. В комплект входит инфракрасная газовая горелка, а вот трубы и баллон с газом придется покупать отдельно. Общий вес устройства – 7,4 кг.
2. СУХОВЕЙ - теплообменник из нержавеющей стали с алюминиевыми трубками внутри, которые обеспечивают хорошую отдачу тепла. Оснащен вентилятором с возможностью регулировки мощности, максимальное количество оборотов в минуту – 3100. Вентилятор защищен от перегрева специальной заградительной шторкой. Выходная труба прибора находится в нижней части корпуса, что значительно увеличивает КПД благодаря задержке горячих газов. Общий вес устройства - 2,9 кг.
|
|
|
3. ДЕСНА БМ - устройство может работать в двух режимах: автоматическом и турбо. Источником питания служит 12-вольтовый аккумулятор или комплект батареек. Спустя полчаса работы они исчезнут. Считается, что КПД этого теплообменника выше, чем у большинства конкурентов. То есть, он быстро нагревает воздух до высокой температуры, но при этом, к сожалению, нагревается сам. Случайное прикосновение к корпусу, разогретому до 130 градусов, вызовет сильный ожог. Устанавливать такой прибор рядом с легковоспламеняющимися материалами категорически нельзя.
На данный момент рынок не блещет разнообразием портативных воздухонагревателей, а те, что уже есть, стоят, порой, баснословных денег, при этом, не имея полной комплектации для выполнения своих задач. Проведя анализ рынка и самих изделий, я постарался выделить в своём проекте основные позиции для создания сбалансированного, экономичного, а главное компактного и лёгкого газообменника.
В качестве методов исследования, как было описано в введении, были взяты:
· изучение и обобщение отечественной и зарубежной практики;
· сравнение;
· интервьюирование;
· моделирование.
Разберём каждый метод подробнее. Изучение и обобщение отечественной и зарубежной практики дало понять, что такие приспособления очень востребованы в холодное время года. Туристы и любители зимней ловли в России по достоинству оценили такую конструкцию обогревателя. С каждым разом, как народные умельцы, так и организации, выпускающие такие приспособления в промышленных масштабах, продолжают перерабатывать и модернизировать конструкцию, улучшая её посредством использования новых форм корпуса и камер газообмениика. Однако, такого типа оборудование появилось на рынке довольно недавно, но уже заслужило много хороших отзывов от пользователей.
Для сравнения был взят одна из самых популярных, на данный момент, моделей воздухонагревателя на рынке, а именно продукция компании «СИБТЕРМО» - теплообменник «СИБТЕРМО» СТ 2.5. Компания выпускает несколько типов конструкции, отличающихся лишь мощностью и размерами устанавливаемой горелки, тем самым и размерами самого устройства. СТ 2.5 – обозначает, как раз, мощность горелки, а именно 2,5 кВт. Благодаря тому, что конструкция выполнена из алюминия, вес её составляет 3,5кг. Хотя воздухонагреватель считается эталоном на рынке, но учитывая то, что горелка не входит в комплект изделия, то стоимость почти в 10 тысяч рублей часто отталкивает покупателей.
В свою очередь, наша конструкция, конструктивно, очень схожа с данной моделью, так как такого типа воздухонагреватели, все спроектированы по одному принципу. Но есть и существенные различия. В нашем проекте мы постарались максимально упростить конструкцию, не жертвуя функциональностью. Было переработано устройство газообменника, с расчётом на повышение КПД, упрощение и удешевление конструкции.
Общие технические требования и методы испытаний газовых воздухонагревателей с принудительной конвекцией для отопления (обогрева) помещений теплопроизводительностью до 100 кВт по ГОСТ Р 53635-2009
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"
Настоящий стандарт устанавливает требования к безопасности, конструкции, характеристикам и методам испытаний газовых воздухонагревателей с принудительной конвекцией (генераторов теплого воздуха, использующих для обогрева воздуха сжигание газов), предназначенных для отопления жилых помещений, с одной или несколькими атмосферными горелками, с открытой или герметичной камерой сгорания без вентиляторов для подачи воздуха в зону горения и/или для удаления газообразных продуктов сгорания (далее "приборы").
Настоящий стандарт не распространяется на следующие приборы:
· приборы для установки на открытом воздухе;
· комбинированные приборы в кондиционерах (для нагрева и охлаждения);
· приборы, в которых воздух нагревается при помощи промежуточной жидкости;
· приборы с горелками на искусственной тяге;
· приборы с ручным или автоматическим устройством для настройки расхода подводимого в зону горения воздуха или отвода газообразных продуктов сгорания (включая заслонки дымоходов);
· переносные или транспортируемые воздухонагреватели с принудительной конвекцией;
· приборы с несколькими нагревательными элементами, оснащенные только одним стабилизатором тяги;
· приборы, оснащенные более чем одним отводом газообразных продуктов сгорания;
· приборы типов 
и 
, эксплуатируемые с газами третьего семейства.
Приборы могут быть классифицированы следующим образом:
1. по видам газов, которые могут быть применены;
Существует 3 категории:
· Приборы I категории предназначены для использования газов одного семейства или одной группы.
· Приборы II категории предназначены для применения с газами двух семейств.
· Приборы III категории предназначены для работы с газами трех семейств (эта категория в Российской Федерации не применяется).
2. по виду отвода отходящих газов.
Приборы подразделяются на несколько типов по способу удаления продуктов сгорания и по видам подвода воздуха в зону горения:
· Тип B - прибор предназначен для работы с отводом продуктов сгорания через дымоход за пределы помещения, где он установлен. Воздух, необходимый для горения, берется непосредственно из помещения, где установлен прибор.
· Тип C - Прибор, в котором путь продуктов сгорания (в камере сгорания, теплообменнике, патрубке отвода продуктов сгорания) герметичен относительно помещения, где устанавливается прибор.
Исходя из классификации, наш прибор относится к I группе, по видам газов, а именно 
, то есть, предназначен для работы только с газами третьего семейства (пропан и бутан) при заданном давлении подключения, а по виду отвода газов к типу C, а именно 
, то есть, предназначенный для подключения при помощи воздуховодов, расположенных перпендикулярно ветрозащитному устройству, располагающемуся на внешней стене и обеспечивающему подачу воздуха в горелку, а также отвод продуктов сгорания наружу через отверстия, которые располагаются либо в одном месте, либо в непосредственной близости друг от друга, с целью создания постоянных условий.
В стандарте приводятся обязательные требования для соответствующих категорий приборов, необходимые для правильного перехода с одного вида газа одних группы или семейства на газ других группы или семейства, при соответствующем согласовании их при различных давлениях.
Качество и толщина материалов, применяемых в конструкции приборов, а также вид конструкции элементов должны гарантировать, что конструкционные и функциональные характеристики приборов не изменяются существенным образом в течение всего срока службы приборов при соблюдении условий монтажа и эксплуатации.
Все конструктивные элементы должны выдерживать механические, химические и тепловые воздействия, которым они могут подвергаться при правильной эксплуатации приборов, если они были установлены в соответствии с определенными требованиями.
Прибор должен быть выполнен таким образом, чтобы в нем не образовывался конденсат при регулировке температуры, производимой регулирующими устройствами.
Если при запуске прибора образуется конденсат, то он не должен влиять на функционирование прибора. Из аппарата не должен капать конденсат, за исключением устройства выхода системы для отвода продуктов сгорания.
Для устройств, предназначенных для подачи газа, нельзя применять медь, если их температура нагрева превышает 100 °С.
Запрещается применять асбест и асбестосодержащие материалы.
Для устройств, проводящих газ, нельзя применять припои, температура плавления которых ниже 450 °С.
Части дымоходной системы, расположенные после теплообменника, должны быть коррозионно-устойчивыми или иметь защиту от коррозии. Не допускается использование деталей из оцинкованной стали, если они при нормальном режиме работы соприкасаются с пламенем.
Используемые материалы должны быть негорючими.
Устройства прибора, спроектированные таким образом, что для обслуживания и очистки необходимо производить их демонтаж, должны быть легкодоступны. Должна быть обеспечена возможность повторного правильного монтажа данных устройств. Неправильная сборка деталей должна быть невозможной во избежание опасного состояния или повреждения прибора и его регулирующих устройств.
Должна быть предусмотрена возможность очистки камеры сгорания и устройств, соприкасающихся с продуктами сгорания, в соответствии с указаниями производителя, без применения специальных инструментов, за исключением случаев, когда эти специальные инструменты входят в комплект поставки прибора как необходимые принадлежности.
Должен быть обеспечен доступ ко всем рычагам, кнопкам и т.д., необходимым для использования прибора, без снятия его корпусных деталей. Для доступа к органам управления допускается применение открывающихся дверок или снятие съемных крышек.
Конструктивные элементы, доступные при проведении профилактики и обслуживания, не должны иметь острых кромок и углов, которые могут привести к получению повреждений или травм при пользовании и проведении обслуживания.
Пластины, которые снимаются при обслуживании, следует закреплять фиксирующими устройствами при установке прибора на высоте, превышающей 1,8 м над уровнем пола. Это требование выполняется, если конструкция предусматривает использование подходящих шарниров.
Элементы соединения для подачи газа должны быть доступны.
Свободное пространство вокруг элементов соединения для подключения должно быть достаточным, чтобы после удаления защитной оболочки можно было работать инструментами, необходимыми для проведения определенных соединений. Все подключения должны иметь возможность их подсоединения без использования специальных инструментов.
Должна быть предусмотрена возможность подключения прибора к системе газоснабжения при помощи металлических труб.
Если прибор имеет резьбовое соединение, то резьба должна соответствовать требованиям ГОСТ 6211, ГОСТ 6357. В резьбовых соединениях, соответствующих ГОСТ 6357, конец патрубка прибора должен быть достаточно плоским, для того чтобы можно было установить уплотняющую кольцевую прокладку по ГОСТ 23358.
Если применяются фланцевые соединения, то они, в зависимости от использования, должны соответствовать требованиям ГОСТ 12815, а изготовитель приборов должен поставлять в комплекте опорные фланцы и уплотнения.
Монтажник должен иметь возможность контроля процесса розжига, правильной работы горелки (горелок) и пламени запальной горелки (горелок) розжига, при необходимости. Для этой цели может быть открыта дверца установки или снята панель установки, при условии, что это не нарушит работоспособность установки.
Если наблюдение ведется через смотровое стеклянное окошко, которое находится в камере с высокой температурой, то стекло должно быть из огнестойкого материала, например термостойкое, а при необходимости окошко должно уплотняться подходящим герметизирующим средством.
Однако если основная горелка имеет отдельное контрольное устройство, то допускается использование косвенных средств наблюдения (например, индикаторных лампочек). Косвенные средства наблюдения могут применяться только для индикации наличия пламени, полученного при правильном розжиге, или для индикации отсутствия пламени вследствие неисправности устройств розжига или неисправности контрольного датчика пламени.
Пользователь в любое время должен иметь возможность проведения контроля посредством открытия дверцы или снятия закрывающей панели, в ходе которого он может убедиться в работоспособности прибора. Проверка осуществляется либо визуальным наблюдением пламени, либо при помощи монтажа всех средств.
Все устройства или многофункциональный прибор настройки, в который они могут быть встроены, приведенные ниже, должны иметь возможность демонтажа или замены, если это необходимо для проведения очистки или замены устройства. Устройства, служащие для настройки, не должны заменяться, если это ведет к снижению безопасности. Если прибор оснащен несколькими элементами управления или регулировки (краны, регуляторы температуры и т.д.), то они не должны заменяться, если это может привести к снижению безопасности. В ином случае они должны быть соответствующе обозначены для однозначной трактовки функций, присущих этим элементам.
В приборах, оборудованных воздуховодами, устройства подключения подачи газового потока должны быть расположены вне зоны воздушного тракта, для предотвращения попадания газа в систему воздуховодов.
Функции защитных устройств не распространяются на устройства настройки и регулировки.
Устройства предварительной настройки расхода газа и устройства настройки тепловой мощности должны иметь конструкцию, предусматривающую защиту от неправильных настроек, осуществляемых пользователем, после установки и запуска прибора. Должна быть обеспечена возможность их пломбирования после проведения настройки, например при помощи краски. Материал для пломбирования должен быть стойким к маслам, выделяемым прибором при нормальной эксплуатации. Крепежные элементы устройства предварительной настройки расхода газа и устройства настройки тепловой мощности должны располагаться таким образом, чтобы не попадать в пространства, предназначенные для подачи газа.
Герметичность газовой магистрали не должна нарушаться устройствами настройки расхода газа и устройствами настройки тепловой мощности.
Должна быть предусмотрена возможность произведения розжига прибора из легкодоступного места.
Для запальной горелки и устройства розжига следует предусматривать способы защиты от внешних воздействий в конструкции прибора и его расположении.
Запальная горелка, устройства розжига и крепежные детали должны иметь конструкцию, предусматривающую их правильное и жесткое расположение по отношению к другим конструктивным элементам и горелкам, с которыми они совместно функционируют.
Дата добавления: 2023-01-08; просмотров: 23; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!