ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 2011 года по МПК F24H1/20 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для обогрева жилых и производственных помещений и горячего водоснабжения, а также для нагрева гальванических ванн в производстве деталей приборо- и машиностроения.

Известен электронагреватель для обогрева жилых и производственных помещений и горячего водоснабжения, содержащий многопластинчатые электроды, выполненные из разнородных материалов - нержавеющей стали и титанового сплава (патент РФ №2187048, МКИ 7 F24H 1/20). В качестве нагреваемой среды используют водный раствор нитрата натрия и аммония лимоннокислого трехзамещенного. Недостатками этого электронагревателя являются: дорогостоящий материал электродов; сложный состав нагреваемой среды; недостаточная эффективность; сложность эксплуатации.

Известен электронагреватель для обогрева жилых и производственных помещений и горячего водоснабжения, содержащий многопластинчатые электроды, выполненные из графита (патент РФ №2279016, МПК F24H 1/20). В качестве нагреваемой среды используют водный раствор морской соли при концентрации 50-80 г/л. Такой раствор имеет удельную электропроводность от 7·10^-2 См·см^-1 до 13·10^-2 См·см^-1. Недостатками этого электронагревателя являются: недостаточная эффективность преобразования электрической энергии (0,85 Вт·ч/л·°C), использование расходного материала (морской соли).

Задачей изобретения является повышение эффективности работы электронагревателя и снижение эксплуатационных расходов за счет устранения расходных материалов.

Поставленная задача решается тем, что в электронагревателе, содержащем установленные с зазором многопластинчатые графитовые электроды, соединенные токовводом и погруженные в нагреваемую среду, согласно изобретению в качестве нагреваемой среды используют воду, имеющую удельную электропроводность 1·10^-5 См·см^-1-6·10^-2 См·см^-1.

Вода может быть взята практически из любого естественного источника (наземные водоемы, реки, артезианские или колодезные скважины и т.д.) или из водопровода.

На чертеже представлен заявляемый электронагреватель в поперечном разрезе. Электронагреватель состоит из двух токовводов 1, пакета многопластинчатых электродов из графита 2, корпуса 3. Электроды погружают в нагреваемую среду 4, представляющую собой воду, имеющую удельную электропроводность от 1·10^-5 См·см^-1 до 6·10^-2 См·см^-1.

Устройство работает следующим образом. На токовводы 1 подают переменное напряжение промышленной частоты. В результате непосредственно через нагреваемую среду потечет ток между электродами 2 с выделением тепла как в нагреваемой среде, так и на поверхности графитовых электродов.

При использовании в предлагаемом электронагревателе воды, имеющей удельную электропроводность ниже 1·10^-5 См·см^-1 или выше 6·10^-2 См·см^-1, происходит увеличение удельных энергозатрат.

Предполагаемый механизм повышенной эффективности электронагревателя основывается на неравнозначности тепловых эффектов химических реакций образования окислов углерода в анодный полупериод и восстановления окислов в катодный полупериод электрического тока. При электропроводности более 6·10^-2 См·см^-1 возрастает роль электрохимических реакций, которые идут с поглощением тепла. При электропроводности менее 1·10^-5 См·см^-1 уменьшается количество реакций, идущих с поглощением тепла. Газообразования на поверхности электродов во время нагрева не обнаружено.

Результаты экспериментальной проверки предложенного устройства представлены в таблице.

Сравниваемые устройства Объем, л Потребляемая мощность, кВт Время нагрева, мин Изменение температуры, °C Удельные энергозатраты, Вт·ч/л·°C Устройство по прототипу 3,5 2,7 4 60 0,85 Предлагаемое устройство 3,5 0,95 4 60 0,3

Анализ результатов экспериментальной проверки показывает, что использование заявленного электронагревателя повышает эффективность преобразования электрической энергии в тепловую. Для работы предложенного устройства не требуется применять расходный материал (морскую соль).

Электронагреватель предназначен для обогрева жилых и производственных помещений и горячего водоснабжения, а также для нагрева гальванических ванн в производстве деталей приборо- и машиностроения. Электронагреватель содержит установленные с зазором многопластинчатые электроды, выполненные из графита, соединенные токовводами и погруженные в нагреваемую среду, в качестве которой используют воду, имеющую удельную электропроводность от 1·10^-5 См·см^-1 до 6·10^-2 См·см^-1. В результате снижаются эксплуатационные расходы и повышается эффективность работы электронагревателя за счет снижения расхода электроэнергии. 1 ил., 1 табл.

Электронагреватель, содержащий установленные с зазором многопластинчатые электроды, соединенные токовводами и погруженные в нагреваемую среду, отличающийся тем, что в качестве нагреваемой среды используют воду, имеющую удельную электропроводность 1·10^-5 См·см^-1-6·10^-2 См·см^-1.