ЭЛЕКТРОДНЫЙ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 2002 года по МПК F24H1/20 

Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для теплоснабжения и горячего водоснабжения технологических процессов в сельскохозяйственном производстве, а также коммунальных и культурно-бытовых помещений, удаленных от источников центрального теплоснабжения.

Наиболее близким по назначению и по техническим характеристикам к заявленному устройству является водонагреватель ЭПЗ-100 И 2 (см. паспорт). Однако из-за большой удельной мощности данный водонагреватель нуждается в принудительной циркуляции теплоносителя насосами. Выход из строя циркуляционного насоса останавливает всю систему. Резервирование приводит к усложнению и удорожанию системы.

Предлагаемое устройство не требует циркуляционных насосов, а также не критично к параметрам питающей сети (пониженное напряжение неполнофазный режим).

Техническим результатом является создание экономичного устройства с расширенными функциональными возможностями, совмещение функций водонагревателя и циркуляционного насоса.

Это достигается попарным разделением фазных электродов и размещением их в отдельных корпусах вместе с магнитопроводом и обмотками возбуждения. Отдельные корпуса (секции) сообщены последовательно между собой и с источником теплоносителя. Благодаря чему устройство кроме функции нагрева теплоносителя получает качество циркуляционного насоса. Тепловая и механическая энергия выделяются на теплоносителе, исключая промежуточные устройства и преобразования.

Общий вид устройства изображен на фиг.1, конструкция нагревательной секции - на фиг.2 и 3, поясняющая схема - на фиг.4.

Устройство состоит (фиг. 1) из трех (по числу фаз) секций основного нагрева теплоносителя (1.1), одной секции для прокачивания теплоносителя в паузах, когда температура теплоносителя находится в заданных пределах (1.2), термобалона для установки термодатчиков (1.3), грязеуловителя (1.4), опорной стойки (1.5) и коммутатора (1.6).

Секции (1.1) и (1.2) принципиально не отличаются друг от друга. Их отличия состоят в конструктивных изменениях, обеспечивающих необходимые параметры. Секции, предназначенные для основного нагрева (1.1), 90% мощности преобразуют в тепловую энергию, выделяющуюся на теплоносителе, a 10% - в поступательное движение теплоносителя. В секции, предназначенной для прокачивания (1.2), 30% мощности преобразуется в тепло, 70% в движение теплоносителя.

Конструкция секции (фиг. 2 и 3) состоит из корпуса (1), магнитопровода (2), обмоток возбуждения (3), электрода (4) и клемм (5).

Секция водонагревателя представляет собой магнитогидродинамический насос с низким КПД, что в данном случае позволяет при небольших габаритах и большой удельной мощности устройства получать значительное количество тепловой энергии и отводить ее в отопительную систему без циркуляционных насосов.

Электродный водонагреватель работает следующим образом (фиг.4.) При подаче напряжения сети на клеммы (5) в устройстве возникает ток (1). Протекая через обмотки возбуждения (3), ток создает в зазоре магнитопровода (2) магнитный поток. Этот же ток протекает между электродами (4) через теплоноситель. При этом в теплоносителе выделяется теплота. Электроды сориентированы так, что вектор тока, протекающего через теплоноситель, перпендикулярно пересекает вектор магнитной индукции (В) магнитного потока. Взаимодействие тока и магнитной индукции ведет к появлению силы (F), действующей на теплоноситель. Под действием этой силы теплоноситель получает ускорение. Сила, действующая на теплоноситель, пропорциональна току, протекающему через него F=K I. Коэффициент К - расчетная величина, учитывающая электромагнитные характеристики магнитопровода и обмоток возбуждения.

Устройство рассчитывалось для работы с использованием в качестве теплоносителя воды, соответствующей требованиям раздела 6 "Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов", а также раздела VII "Временных правил устройства и безопасной эксплуатации электродных котлов и электрокотельных". Рабочее давление в корпусе 6 кгс/см, максимальный перепад давления вход-выход 0,5 кгс/см, напряжение питающей сети 220/380 B, уд. coпротивление воды 20 Ом.М.

Применение данного устройства ведет к высвобождению части основного оборудования электрокотельной, упрощая схемы защиты автоматики (циркуляционные насосы с устройствами автоматики составляют до 30% стоимости электрокотельной) и упрощает обслуживание электрокотельной.

Изобретение предназначено для применения в теплоэнергетике и может быть использовано для теплоснабжения и горячего водоснабжения технологических процессов в сельскохозяйственном производстве, а также коммунальных и бытовых помещений, удаленных от источников центрального теплоснабжения. Устройство содержит фазные электроды, размещенные попарно в отдельных, последовательно сообщенных друг с другом и с источником теплоносителя корпусах цилиндрической формы, в каждом из которых также размещены магнитопровод и обмотки возбуждения. Такое устройство кроме функции нагрева теплоносителя имеет качество циркуляционного насоса, что позволяет высвободить часть основного оборудования котельной. 4 ил.

Электродный водонагреватель, содержащий фазные электроды, размещенные попарно в отдельных, последовательно сообщенных друг с другом и с источником теплоносителя корпусах цилиндрической формы, отличающийся тем, что в каждом упомянутом корпусе дополнительно размещены магнитопровод и обмотки возбуждения.