ЭЛЕКТРОДНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК F24H1/20 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для нагревания протекающих газов и жидкостей высокого давления в системах термостатирования.

Известен электродный нагреватель жидкости, содержащий корпус с теплообменником и центральной герметичной камерой, сообщенной с компенсационной емкостью и снабженной фазовым электродом. Центральная герметичная камера заполнена промежуточным теплоносителем с образованием жидкостного и газового объемов и соединена с компенсационной емкостью патрубком с калиброванной шайбой.

Такой нагреватель имеет ограниченные функциональные возможности, т.к. не может быть использован в электроэнергетических системах с изолированной нейтралью, например на судах.

Известен электродный нагреватель, содержащий корпус с нагревательной камерой, частично заполненной промежуточным теплоносителем, снабженной фазными электродами и теплообменником, расположенным в ее газовом объеме, сообщенной с герметичной компенсационной емкостью.

Такой нагреватель имеет низкую эффективность работы из-за наличия в нагревательной камере воздуха и других неконденсирующихся газов. Как известно, присутствие в объеме пара неконденсирующихся газов значительно снижает теплопередачу от пара к поверхности теплообменника даже при очень малых примесях неконденсирующихся газов. При содержании примесей в размере 1% теплопередача снижается примерно в два раза.

Целью изобретения является повышение эффективности работы нагревателя за счет улучшения теплопередачи от промежуточного теплоносителя к поверхности теплообменника.

Указанная цель достигается тем, что электродный нагреватель, содержащий корпус с электрически изолированной от него нагревательной камерой, частично заполненной промежуточным теплоносителем, снабженной электродами и теплообменником, расположенным в ее газовом объеме, сообщенной с компенсационной емкостью, снабжен патрубком, в котором установлен нормально открытый термочувствительный клапан, температура закрытия которого равна температуре кипения промежуточного теплоносителя, причем патрубок расположен под углом, достаточным для слива конденсата, а компенсационная емкость сообщена с атмосферой через конденсатор, выполненный, например, в виде трубчатой спирали.

Установка в патрубке нормально открытого термочувствительного клапана, температура закрытия которого равна температуре кипения промежуточного теплоносителя, расположение патрубка под углом, достаточным для слива конденсата, и сообщение компенсационной емкости с атмосферой через конденсат позволяют удалить из нагревательной камеры неконденсирующиеся газы, т.е. значительно улучшить теплопередачу от промежуточного теплоносителя.

На чертеже изображен электродный нагреватель.

Электродный нагреватель состоит из корпуса 1 с электрически изолированной от него нагревательной камерой 2, частично заполненной промежуточным теплоносителем, снабженной электродами 3 и теплообменником 4, расположенным в ее газовом объеме, сообщенной с компенсационной емкостью 5 и дополнительно соединенной с ней в верхней части патрубком 6.

В патрубке 6 установлен нормально открытый термочувствительный клапан 7, настроенный на температуру закрытия, равную температуре промежуточного теплоносителя. Патрубок 6 установлен под углом, достаточным для слива конденсата, а компенсационная емкость 5 сообщена с атмосферой через конденсатор 8, выполненный в виде трубчатой спирали.

Электродный нагреватель работает следующим образом. При подаче напряжения протекающий между электродами 3 электрический ток выделяет тепло, повышается температура промежуточного теплоносителя и давление его пара в нагревательной камере 2. Под действием давления пара воздух начинает выходить из нагревательной камеры 2 в компенсационную емкость 5 и через трубчатый конденсатор 8 в атмосферу.

После того, как выйдет весь воздух из нагревательной камеры 2, пар начнет поступать в патрубок 6 и нагревать термочувствительный клапан 7, который под воздействием тепла закроется при температуре, равной температуре кипения промежуточного теплоносителя. В нагревательной камере 2 пар будет конденсироваться на поверхности теплообменника 4, нагревая при этом среду, протекающую по теплообменнику, а конденсат с поверхности теплообменника и из патрубка 6 будет стекать в зону расположения электродов. Если количество тепла, выделяемое в зазоре между электродами 3, большее количества тепла, потребляемого нагреваемой средой, то в камере 2 превышается давление пара, которое вытесняет часть теплоносителя в компенсационную емкость 5.

При снижении уровня жидкости между электродами 3 уменьшается их рабочая поверхность и соответственно снижается потребляемая мощность. При определенном уровне теплоносителя наступает равновесие потребляемой и отдаваемой мощностей и нагреватель работает в режиме поддержания заданной температуры. Воздух из компенсационной камеры 5 при повышении в ней уровня жидкости выходит в атмосферу через конденсатор 8. Пар, находящийся в выходящем воздухе, конденсируется на поверхности конденсатора 8, а конденсат стекает обратно в компенсационную емкость 5.

В переходном режиме при резком увеличении расхода нагреваемой среды резко увеличивается конденсация пара на поверхности теплообменника 4, при этом в камере 2 создается разрежение и вся жидкость из компенсационной емкости 5 перетекает в нагревательную камеру 2, при этом в нее может попасть воздух из компенсационной емкости, который под воздействием потока пара скапливается в верхней части нагревательной камеры 2 и патрубке 6, доступ пара к термочувствительному клапану 7 прекращается, температура в патрубке 6 снижается и клапан открывается, выпуская воздух в атмосферу.

В процессе длительной работы нагревателя из материала корпуса, электродов, теплообменника выделяются неконденсирующиеся газы, которые удаляются из нагревательной камеры так же, как и воздух, в описанном ранее порядке.

Температура закрытия термочувствительного клапана должна быть равна температуре кипения промежуточного теплоносителя для того, чтобы обеспечить полное удаление всех примесей.

Расположение патрубка под углом, достаточным для слива конденсата, необходимо для того, чтобы скапливающийся в патрубке конденсат не препятствовал доступу пара к термочувствительному клапану и не снижал его чувствительность.

Использование: энергетика. Сущность изобретения: электродный нагреватель состоит из корпуса 1 с электрически изолированной от него нагревательной камерой 2, частично заполненной промежуточным теплоносителем, снабженной электродами 3 и теплообменником 4, расположенным в газовом объеме нагревательной камеры, сообщенной с компенсационной емкостью 5 и патрубком 6, расположенным под углом для слива конденсата, в котором установлен нормально открытый термочувствительный клапан 7. Компенсационная емкость 5 сообщена с атмосферой через конденсатор 8, выполненный в виде трубчатой спирали. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ЭЛЕКТРОДНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ, содержащий корпус с нагревательной камерой, частично заполненной промежуточным теплоносителем, снабженной электродами и теплообменником, расположенным в ее газовом объеме, сообщенной с компенсационной емкостью, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности его работы, он дополнительно содержит патрубок, нормально открытый термочувствительный клапан и конденсатор, компенсационная емкость сообщена с нагревательной камерой и атмосферой в верхней части соответственно посредством указанного патрубка, расположенного под углом к горизонтали, и конденсатора, выполненного в виде трубчатой спирали. 2. Нагреватель по п.1, отличающийся тем, что нагревательная камера электрически изолирована от корпуса.