УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛА (СИСТЕМА ОБОГРЕВА) Российский патент 1997 года по МПК F22B1/28 

Изобретение относится к области теплообмена и теплопередачи, а более конкретно к устройствам для генерирования пара методом электронагрева, и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства для выработки тепла.

Известно парогенерирующее устройство, содержащее цилиндрический корпус с центральной трубой для вывода пара, патрубки подвода и отвода рабочей жидкости, сепарирующее устройство [1]
Известен также парогенератор, включающий подводящий трубопровод с установленным на нем корпусом, внутри которого расположены электронагреватель и датчик уровня воды [2]
Кроме того, известен парогенератор, состоящий из корпуса, внутренняя полость которого разделена коаксиальной цилиндрической обечайкой, в которой установлен электронагреватель, патрубков подвода воды и отвода пара. Обечайка делит корпус на камеру испарения и камеру перегрева [3]
Известные конструкции позволяют повысить эффективность испарения, но сложны в изготовлении, требуют частой замены и ремонта узлов и элементов конструкции.

Наиболее близким по технической сущности является электропарогенератор, представляющий собой вертикальный корпус, верхняя часть которого выполнена в виде усеченного конуса, нижний и верхний трубопроводы соответственно подвода воды и отвода пара и электронагреватель, охватывающий верхнюю часть корпуса и патрубок отвода пара [4] прототип.

Недостаток прототипа заключается в большом расходе электроэнергии, частом выходе из строя электронагревателя, что не обеспечивает надежной и устойчивой работы электропарогенератора, а также ограниченность его мощности.

Задача изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности при упрощении конструкции устройства, повышении его экономичности путем обеспечения изотермичности за счет равномерного объемного распределения выделяемой тепловой энергии в теплопередающем устройстве, что в конечном счете приводит к повышению качества, надежности и устойчивости работы системы.

Поставленная задача обеспечивается тем, что установка для получения тепла представляет собой замкнутый циркуляуионный контур, образованный соединенными между собой теплоизолированными трубопроводами холодильником, конденсатором, отстойником и парогенератором, выполненным из образующих замкнутую полость трубчатых элементов, на боковых поверхностях которых закреплены электронагреватели в виде стальной проволоки, электроизолированной от парогенератора. На выходе парогенератора установлены предохранительный клапан, центробежный сепаратор и сигнализатор давления, а параллельно с ним подсоединен уровнемер. Герметичность и надежность замкнутого циркуляционного контура обеспечена системой соединительных и отсечных вентилей, а управление температурным режимом осуществлено через посредство электроконтактных манометров. Для удержания заданного уровня воды в парогенераторе в верхней его части на отметке номинального уровня установлен компенсатор с площадью зеркала воды, превосходящей площадь в парогенераторе в соотношении 1:10.

Совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения обеспечивает достижение поставленной задачи. Навитая на трубчатые элементы стальная проволока (электронагреватель), по которой проходит ток промышленной частоты, являясь индуктором, нагревает трубчатые элементы, температура которых лежит в тех же пределах, что и температура стенок парогенератора (130-140^oC). Таким образом, постоянно заданный температурный режим не вызывает разрушений как трубчатых элементов, так и электронагревателей, обеспечивая тем самым эксплуатационную надежность установки. Оптимальное распределение выделяемой тепловой энергии в теплопередающем устройстве и изотермичность достигаются за счет выбора проволоки любой марки стали с удельным сопротивлением в пределах ρ = 0,05-0,098 Ом•мм²/м и покрытия нагреваемых поверхностей трубчатых элементов слоем изоляции, что значительно упрощает и удешевляет конструкцию установки для получения тепла. В качестве конденсатора могут быть любые теплонагревательные приборы, устройства, узлы, элементы, то есть установка может быть использована там, где есть потребность в тепле. Набором модулей трубчатых взаимозаменяемых элементов можно создать установку любой мощности по производству тепла.

Возможность осуществления изобретения раскрыта на примере обогрева греющей плиты этажного пресса.

Изобретение пояснено схемой обогрева плиты.

Установка для получения тепла представляет собой замкнутый циркуляционный контур, образованный соединенными между собой теплоизолированными трубопроводами холодильником 1, греющей плитой 2 (конденсатор), отстойником 3 с вентилями 4 и 5 и парогенератором 6, выполненным из трубчатых элементов, образующих замкнутую полость, заполняемую рабочей жидкостью. На боковых поверхностях трубчатых элементов закреплены электронагреватели 7 в виде стальной проволоки любой марки стали с удельным сопротивлением ρ = 0,05-0,098 Ом•мм²/м, электроизолированной от корпуса парогенератора. Нагреваемые поверхности трубчатых элементов покрыты слоем изоляции 8. Для предотвращения попаданий жидкой фазы в трубопроводы на выходе из парогенератора 6 установлен центробежный сепаратор 9, давление в контуре и парогенераторе 6 контролируется сигнализатором 10 и предохранительным клапаном 11, настроенными на максимальное давление, которое не превышает двухкратного от заданного. Для дозирования заправки парогенератора 6 рабочей жидкостью параллельно с ним подсоединен электроконтактный уровнемер 12. Греющая плита 2 через сильфоны 13 и вентили 14 и 15 с одной стороны сообщается с холодильником 1 и контуром, а с другой стороны через сильфоны 13 и вентиль 16 с контуром и парогенератором 6. Заправка контура и слив теплоносителя осуществлены через сливной вентиль 17. Поддержание заданного уровня воды в парогенераторе 6 осуществлено через посредство компенсатора 18 с площадью зеркала воды, превосходящей площадь зеркала воды в парогенераторе 6 в соотношении 1: 10, установленного в верхней части парогенератора 6 на отметке его номинального уровня. Управление температурным режимом производится с помощью электроконтактных манометров 19 и 20. Слив теплоносителя из холодильника 1 в контуре осуществлен через вентиль 21.

Перед заправкой контура теплоносителем (дистиллированной водой) собранная система должна быть проверена на герметичность. Для этого предохранительный клапан 11 отсоединяют от системы, место его подключения заглушают, все вентили открывают. Затем обмыливают все стыковые соединения и через сливной вентиль 17 опрессовывают систему давлением воздуха 15 атм, после чего по спаду давления наблюдают в течение 24 часов через посредство электроконтактного (технологического) манометра 20. После проверки герметичности и перед заправкой контура теплоносителем вентили 4, 5, 17 закрывают, а вентили 14, 15, 16, 21 открывают, предохранительный клапан 11 снова подсоединяют к системе. Теплоноситель подается из холодильника 1 через вентиль 21 в замкнутую полость контура, включается питание электроконтактного уровнемера 12. По достижении заданного уровня заправки парогенератора 6 зажигается индикаторная лампочка на пульте управления (на чертеже не показано), после чего вентиль 21 закрывается, а вода подается до заполнения конденсатора 1 до заданного уровня. Система готова к работе. Работает система следующим образом.

В исходном состоянии отсечные вентили 16 и 15 открыты. Подается напряжение на электронагреватели 7, ток, проходя по стальной проволоке, создает переменное магнитное поле. В сечении трубчатых элементов парогенератора 6, перпендикулярных вектору магнитного поля, индуцируется ток, который разогревает материал труб, т.е. происходит преобразование электрической энергии в тепловую. Некоторая часть тепла передается к стенкам труб и за счет омического сопротивления проволоки. Тепло от разогретых стенок труб передается рабочей жидкости, которая закипает.

Образовавшийся в парогенераторе 6 пар начинает истекать в замкнутый контур через отводящий патрубок, попадая через вентиль 16 и сильфоны 13 в полость греющей плиты 2, нагревая ее до заданной температуры. Кипение жидкости в парогенераторе 6 сопровождается ростом давления в замкнутом контуре. По достижении давления 1,4-1,5 атм, контролируемого электроконтактным манометром 19, открывается вентиль 14 и через него осуществляется дренаж парогаза через холодильник 1 в атмосферу. Дренаж производится до тех пор, пока в холодильнике 1 не начнется интенсивный процесс конденсации пара, что фиксируется появлением характерного треска в холодильнике 1, свидетельствующего о схлопывании паровых пузырей в объеме жидкости. После этого дренажный вентиль 14 закрывается и давление в системе доводится до уровня рабочего 6-7 атм. Система готова к функционированию, как только на манометре 19 обозначится цифра рабочего давления (6-7 атм). После первого запуска системы в работу в прессовой плите 2 и в коленах, отводящих от плиты конденсат сильфонов 13, скапливается значительное количество теплоносителя, поэтому после первого запуска необходимо произвести дозаправку по описанной выше схеме.

Как только давление в системе превысит максимальное 10 атм, срабатывает предохранительный клапан 11, открывается вентиль 14 и происходит дренаж парогаза через холодильник 1 в атмосферу, а настроенный также на давление 10 атм сигнализатор давление 10 отключает парогенератор от системы электропитания.

Использование: в любой области для выработки тепла. Сущность изобретения: установка представляет собой замкнутый циркуляционный контур, образованный соединенными между собой теплоизолированными трубопроводами холодильником 1, конденсатором 2, отстойником 3 и парогенератором 6, который выполнен в виде трубчатых элементов с электронагревателями 7. Замкнутый контур снабжен системой вентилей. 1 ил.

Установка для получения тепла (система обогрева), включающая парогенератор, трубопроводы, электронагреватель и манометр, отличающаяся тем, что установка (система) представляет собой замкнутый циркуляционный контур, образованный соединенными между собой теплоизолированными трубопроводами холодильник, конденсатор, отстойник и парогенератор, выполненный из образующих замкнутую полость трубчатых элементов, на боковых поверхностях которых закреплены электронагреватели в виде стальной проволоки с удельным сопротивлением 0,05 0,090 Ом • мм²/м, причем корпус парогенератора электроизолирован от нагревателя, при этом на выходе парогенератора установлены предохранительный клапан, центробежный сепаратор и сигнализатор давления, а параллельно с парогенератором подсоединен уровнемер, кроме того, замкнутый контур снабжен системой вентилей.