СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ Российский патент 2015 года по МПК F24H1/20 

Описание патента на изобретение RU2557141C1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к прямому преобразованию электрической энергии в тепловую, и может найти применение в системах теплонагрева и отопления.

Известен способ получения тепловой энергии из электрической (являющийся прототипом), заключающийся в подаче холодной жидкости в корпус электродной нагревательной установки, ее нагреву и отводу потребителю путем создания и поддержания горения низкотемпературной плазмы, обеспечивающей заданную температуру жидкости (RU 2355953, 20.05.2009).

Недостатком данного способа является необходимость подготовки электросопротивления рабочей воды при эксплуатации установок, а также изменение структуры воды и ее ионизация.

Известно устройство для получения тепловой энергии из электрической, содержащей корпус, снабженный подводящим и отводящим патрубками, электродную систему (RU №2189541, 20.09.2002).

Устройство осуществляет нагрев воды и содержит полый корпус с патрубками подвода и отвода жидкости, соответственно присоединяемые к циркуляционной системе. Корпус выполняет функцию нулевого электрода. Внутри корпуса, соосно ему, установлен фазный электрод. Между корпусом и фазным электродом установлен промежуточный электрод, разделенный посредством теплоизоляторов на отдельные секции.

К недостаткам известного изобретения относятся сложная конструкция промежуточного электрода, представляющего собой по сути позистор с несколькими слоями, включающими в свой состав титанат бария и химически осажденный никель, и соответственно усложненная схема регулирования температуры нагрева жидкости.

Известно из патента PB №2151967, F24H, 1/20, 2000, изобретение, относящееся к области энергетики, которое может быть использовано в системах отопления зданий. Согласно изобретению жидкость нагревают в корпусе электродного нагревателя, между соосно установленными в корпусе фазным и нулевым электродами, в зазоре между которыми находится электроизоляционный материал, выполненный в виде пружины, один конец которой закреплен неподвижно, а второй снабжен приводом. Такое выполнение позволяет регулировать мощность нагревателя путем сжатия и растяжения пружины.

К недостаткам известного изобретения относятся ограниченные возможности по регулированию мощности установки, обусловленные небольшой разницей между максимальной и минимальной величиной межвиткового пространства используемой пружины. Кроме того, наличие специального привода для растяжения пружины усложняет конструкцию нагревателя.

Известно устройство для преобразования электрической энергии в тепловую, выполненное в виде электродной нагревательной установки, содержащей корпус, снабженный подводящим и отводящим патрубками, электродную систему (RU №2355953, 20.05.2009), - изобретение, предназначенное для прямого преобразования электрической энергии в тепловую.

Данное изобретение принято в качестве ближайшего аналога.

В этом изобретении нагрев жидкости осуществляется подачей напряжения на изолированные фазные электроды, установленные в корпусе, подключенном к нейтрали в виде отдельных групп нескольких электродов, равномерно расположенных по объему, и подключаемые по группам в зависимости от электрической проводимости воды и задаваемой температуры.

Рассмотренные изобретения и аналог имеют ряд недостатков, присущих электродным нагревателям прямого нагрева, в том числе:

- скачкообразное изменение температуры воды при изменении ее расхода;

- необходимость подготовки электросопротивления рабочей воды при эксплуатации установок;

- резкое изменение потребления электроэнергии при изменении температур воды.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка экономичного способа преобразования электрической энергии в тепловую, а также простой по конструкции и габаритам установки, позволяющей автоматически осуществлять регулировку мощности и температуры нагрева жидкости в широком диапазоне нагрузок и видов жидкости без изменения структуры жидкости, то есть с существенным улучшением технических показателей электродных установок прямого нагрева.

В этом же заключается и технический результат, для достижения которого предназначено данное изобретение. Достижение указанного результата обеспечивается следующим образом.

Предложен способ получения тепловой энергии из электрической, заключающийся в подаче холодной жидкости в корпус электродной нагревательной установки, ее нагреву и отводу потребителю путем создания и поддержания горения низкотемпературной плазмы, обеспечивающей заданную температуру жидкости, отличающийся тем, что горение плазмы производят в замкнутом непроточном объеме жидкости промежуточного теплообменника, а нагрев жидкости ведут за счет омывания стенок теплообменника при пропускании ее через внутреннюю циркуляционную систему, при этом температуру жидкости в теплообменнике регулируют путем изменения тока преобразователем с широтно-импульсной модуляцией.

Предложено устройство для преобразования электрической энергии в тепловую, выполненное в виде электродной нагревательной установки, содержащей корпус снабженный подводящим и отводящим патрубками, электродную систему, которое дополнительно содержит замкнутый теплообменник с жидкостью, размещенный внутри корпуса и образующий своими стенками и стенками корпуса внутреннюю циркуляционную систему, при этом электродная система размещена в жидкости замкнутого теплообменника. Электродная система включает отдельный изолированный электрод и стенки корпуса. Внутренняя циркуляционная система выполнена в виде размещенных в корпусе двух замкнутых полостей, соединенных друг с другом посредством диффузора.

Принципиальная схема разработанной электродной нагревательной установки для реализации способа преобразования электрической энергии в тепловую представлена на фигуре 1.

Согласно изобретению установка содержит корпус 1, имеющий предпочтительно цилиндрическую форму, патрубки подвода 2 и отвода 3 жидкости, сообщающиеся с внешней циркуляционной системой. В корпусе размещены электродный теплообменник 4, включающий электрод 5 с изоляторами 6, и металлические стенки 7, 8 с днищами 9, 10, герметично соединенные с крышкой 11.

Внутренняя циркуляционная система содержит объем предварительного I и окончательного II нагрева, соединенных диффузором 12, по которым циркулирует жидкость из внешней системы предварительного омывания стенки 7 и 8 корпуса электродного теплообменика. Температура жидкости теплообменника измеряется датчиком температуры 13, подключенным к преобразователю 14 тока с широтно-импульсной модуляцией, соединяющим электрод с фазным проводом сети, нулевой провод сети подключен к заземленному корпусу устройства. Корпус может быть сделан из любого металла. Подвод внешней жидкости производят через трубчатый разделитель 15, содержащий входной патрубок 2 и питающие микроотверстия 16.

Электродная нагревательная установка, реализуя заявленный способ преобразования электрической энергии в тепловую, работает следующим образом.

В корпус электродного теплообменника заливается жидкость с заданной электропроводимостью, и его электроды подключаются к источнику питания, а через патрубки 2,3 подается жидкость из внешней циркуляционной системы. В зависимости от рабочей температуры внешней жидкости устанавливается режим работы установки, позволяющий получить необходимую температуру нагрева, например в пределах от 60 до 90°C, путем автоматического изменения среднего тока от преобразователя с широтно-импульсной модуляцией.

Таким образом жидкость внешнего контура нагревается без электродного воздействия, что позволяет использовать электронагревательную установку не только для нагрева воды, но и различных жидкостей.

Похожие патенты RU2557141C1

название год авторы номер документа
Устройство для электродного нагрева жидкости 2023
  • Калинин Цезарь Иванович
RU2815746C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ 2006
  • Гаврилов Сергей Владимирович
  • Гришин Владимир Геннадьевич
  • Великодный Василий Юрьевич
  • Попов Юрий Алексеевич
RU2355953C2
БЫТОВОЙ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ КОТЕЛ 2000
  • Шувалов А.М.
  • Калинин В.Ф.
  • Клейменов О.А.
  • Терентьев О.В.
  • Демин А.А.
RU2182285C2
ЭЛЕКТРОДНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ЖИДКОСТИ 1995
  • Белков Владимир Александрович
  • Петрошень Виктор Михайлович
RU2095945C1
СПОСОБ НАГРЕВА И НАГНЕТАНИЯ ТОКОПРОВОДЯЩЕЙ ЖИДКОСТИ, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ И ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩАЯ УСТАНОВКА 2009
  • Владимирский Владимир Константинович
  • Владимирская Валентина Васильевна
  • Владимирский Дмитрий Владимирович
  • Владимирский Константин Владимирович
RU2419039C1
ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ 2006
  • Шувалов Анатолий Михайлович
  • Коршунов Игорь Владимирович
RU2309326C1
НАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ 2005
  • Лисняк Станислав Афанасьевич
  • Никольский Вячеслав Павлович
  • Сон Бинг Кин
RU2290572C1
ЭЛЕКТРОДНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ 1995
  • Барыльченко Ю.Г.
  • Шувалов А.М.
RU2134382C1
ЭЛЕКТРОДНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ 1999
  • Шувалов А.М.
  • Клейменов О.А.
  • Калинин В.Ф.
  • Гудухин В.Ф.
  • Терентьев О.В.
RU2156410C1
ЭЛЕКТРОДНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ 1994
  • Сергеев И.П.
  • Колкунов С.Ю.
  • Фадеенков В.П.
  • Хазов Б.С.
  • Краснов М.П.
RU2062961C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 557 141 C1

Реферат патента 2015 года СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

Изобретение относится к теплоэнергетике и может найти применение в системах теплонагрева и отопления. Способ заключается в подаче холодной жидкости в корпус электродной нагревательной установки и ее нагреву. Нагрев жидкости ведут путем создания и поддержания горения низкотемпературной плазмы. Горение плазмы производят в замкнутом непроточном объеме жидкости промежуточного теплообменника, а нагрев жидкости ведут за счет омывания стенок теплообменника при пропускании ее через внутреннюю циркуляционную систему. Устройство для преобразования электрической энергии в тепловую, выполненное в виде электродной нагревательной установки, содержащей корпус, снабженный подводящим и отводящим патрубками, электродную систему. Устройство содержит замкнутый теплообменник с жидкостью, размещенный внутри корпуса и образующий своими стенками и стенками корпуса внутреннюю циркуляционную систему. Электродная система размещена в жидкости замкнутого теплообменника и включает отдельный изолированный электрод и стенки корпуса. Внутренняя циркуляционная система выполнена в виде размещенных в корпусе двух замкнутых полостей, соединенных друг с другом посредством диффузора. Изобретение позволяет улучшить технические показатели электродных установок прямого нагрева. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 557 141 C1

1. Способ получения тепловой энергии из электрической, заключающийся в подаче холодной жидкости в корпус электродной нагревательной установки, ее нагреву и отводу потребителю путем создания и поддержания горения низкотемпературной плазмы, обеспечивающей заданную температуру жидкости, отличающийся тем, что горение плазмы производят в замкнутом непроточном объеме жидкости промежуточного теплообменника, а нагрев жидкости ведут за счет омывания стенок теплообменника при пропускании ее через внутреннюю циркуляционную систему, при этом температуру жидкости в теплообменнике регулируют путем изменения тока преобразователем с широтно-импульсной модуляцией.

2. Устройство для преобразования электрической энергии в тепловую, выполненное в виде электродной нагревательной установки, содержащее корпус, снабженный подводящим и отводящим патрубками, электродную систему, отличающееся тем, что дополнительно содержит замкнутый теплообменник с жидкостью, размещенный внутри корпуса и образующий своими стенками и стенками корпуса внутреннюю циркуляционную систему, при этом электродная система размещена в жидкости замкнутого теплообменника.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что электродная система включает отдельный изолированный электрод и стенки корпуса.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что внутренняя циркуляционная система выполнена в виде размещенных в корпусе двух замкнутых полостей, соединенных друг с другом посредством диффузора.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2015 года RU2557141C1

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ 2006
  • Гаврилов Сергей Владимирович
  • Гришин Владимир Геннадьевич
  • Великодный Василий Юрьевич
  • Попов Юрий Алексеевич
RU2355953C2
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДЯНОГО ПАРА ИЗ ВОДЫ 2006
  • Гаврилов Сергей Владимирович
  • Гришин Владимир Геннадьевич
  • Великодный Василий Юрьевич
  • Попов Юрий Алексеевич
RU2350836C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ 2009
  • Степаненко Юрий Михайлович
  • Децюра Федор Александрович
  • Астафьев Виктор Всеволодович
  • Децюра Андрей Александрович
RU2407959C1
КОНТАКТНЫЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ 2006
  • Весенгириев Михаил Иванович
RU2338965C2
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ 1999
  • Мазитов Н.К.
  • Абдрахманов Р.К.
  • Шайтанов О.Л.
  • Гареев Р.Г.
  • Мазитов М.Н.
  • Шарафиева С.М.
  • Шакиров Р.С.
  • Маликов М.М.
  • Гарипов Н.Э.
  • Валеев И.Р.
  • Сметанкин С.А.
  • Садретдинов А.К.
  • Фаттахов Э.Н.
  • Фаттахов М.Г.
  • Кабиров С.С.
  • Хадеев Т.Г.
  • Садриев Р.Ф.
  • Мусин С.М.
  • Захаров А.А.
RU2164732C1

RU 2 557 141 C1

Авторы

Калинин Цезарь Иванович

Багаев Андрей Алексеевич

Горшенин Владимир Геннадьевич

Даты

2015-07-20Публикация

2014-07-10Подача