Электродный нагреватель жидкости Советский патент 1983 года по МПК H05B3/60 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам электродного нагрева жидкости, и может найти применение преимущественно в сельс-ком хозяйстве. ИзвесУни электродные Нагреватели жидкости , с элёктродаг и коаксиального типа, содержание .корпус, на днище которого закреплены два коаксиальньлх электрода l . Недостатком подобных нагревателей является обратно пропорциональная за висимость мощности, от удельного сопротивления нагреваемой жидкости при 20 С и Упрямо пропорциональная ее зависимость от температуры. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электродный нагреватель жидкости, со держащий корпус , внутри которого коаксиально и с зазором расположены закрепленный на днище корпуса через проходной изолятор внутренний фазньй .стержневой электрод и неподвижно и с зазором относительно днища корпуса нулевой цилиндрический электрод 2. Недостатком да нного нагревателя является- зависимость мощности от удельного сопротивления воды. Кроме того, чтобы обеспечить постоянство поддержания температуры нагретой жид кости, для этого нагревателя необходи мо создать специальную электрическую систему автог штического регулирования (САР). Такие САР требуют определенных затрат на их создание и при позиционном регулировании вызывают . Iрезкие колебания мощности, потребляемой из сети. Недостатком нагревателя является также необходимость в сравнительно сложном механизме перемещения. камеры нагрева. Цель изобретения - удешевление нагревателя и повышение надежности -его работы. Для достижения указанной цели в электродном нагревателе жидкости, содержащем корпус, внутри которого коаксиально и о зазором, установлены закрепленный на днище корпуса через проходной изолятор внутренний фазный стержневой электрод и неподвижно и с зазором относительно(дни|«а корпуса нулевой цилиндрический электрод, цилиндрический электрод выполнен в фор ме стакана с центральным отверстием в донце и снабжен пробкой в форме регулировочного винта, а нижний то. рёц Ьтержневого электрода заглублен в цилиндрический электрод. На фиг.1 представлен электродный нагреватель жидкос:ти; на фиг. 2 - гра фики зависимостей мощности от времен (. и угла, поворота в6 регулировочного винта; на фиг.З - график зависимос. тей МО1ДНОСТИ от времени ( и удельного сопротивления воды 20 для et на фиг.4 - графики мощности и температуры для режимов нагрева и термоса для заданных температур (tf 2, Ц). Нагреватель содержит фазный электрод Ij нулевой электрод - камеру на-лрева, выполненную в виде стакана 2, отверстие 3 для выхода воды и пара, пробку-регулировочный винт 4, проходной- изолятор 5, корпус б нагревателя, скобу 7 для установки винта 4. Стакан устанавливается соосно с фазным электродом и присоединяется вместе с корпусом к нейтрали электрической сети.Уровень воды в установившемся режиме работы внутри камеры, нагрева обозначен цифрой 8. Нагреватель работает следующим образом. При включении в сеть электродного нагревателя для угла поворота регулировочного , перекрывающего отверстие 3, с О, когда камера нагрева полностью заполнена водой, начальная мощность РНОЧ, определяется площадью поверхности фазного электрода и удельным сопротивлением воды ГФИГ.2). Под дейст.вием этой мощности происходит нагрев воды в объеме камеры До температуры кипения практически без смешивания с водой, находящейся в корпусе-. Образукицийся пар выходит через отверстие 3, сечение которого регулируется винтом 4. Давление пара понижает уровень воды в камере 2 нагрева до тех пор, пока не установится динамическое равновесие в режиме кипения, соответс1;вующее установившейся мощности. Время переходного режима соответствует времени нагрева- до кипения внутреннего объема воды и не превышает 1-2 мин. Значение установившейся мощности определяется сечением отверстия 3 для выхода пара, .которое изменяется поворотом регулировочного винта и практи|чески не зависит от удельного сопротивления ВОДЬ рго .Это видно из графиков, приведенных на фи.г.3. При Об -О/ установленном до эаполне ния корпуса водой, мощность равна нулю. Максимальная мощновть соот- ; ветствует полному открытию отверстия 3, что имеет место при oi 360°. Стабилизация, установившейся мощности нагревателя при изменении удельного сопротивления воды происходит за счет того, что при уменьшении удельного сопротивления в некоторый момент времени возрастает ток и мощность по сравнению с предшествующим установившимся режимом. Это вызывает увеличение паропроизводительности, а следовательно, увеличение давления внутри камеры нагрева. При этом уровень воды понижается, уменьшается актив-, ная поверхность электродов и мощность;

падает, стремясь к значению мощности установившегося режима, который имел . место до изменения удельного сопротивления воды.Че.м меньше высотаэлектродной системы и чем больше диаметры электродов, тем ближе.оказывается новое значение установившейся мощности к предшествующему. Это объясняется теМд что даже малое изменение давления . внутри камеры нагрева уровня 8 воду Ю вызывает значительное изменение, акг тивной площади электродов. Аналог ичгно в обратном порядке происходит установление мощности в случае увеличения удельного сопротивления воды. .15

Из зависимостей (фиг.З) видно,что при изменен ии удельного сопротивления воды. Р20 т 10 до 80 ОМм устано-, вившаяся мощность нагрева практически не изменяется. По результатам ошз1-20 тов мощность для J}2o 10 Ом-м на 8% превышает заданную для Рю ; и для Р20 80 она заданной | ,на 12%. Таким образом, при i увеличении удельного сопро тивле- 25 ния в 8 раз мощность изменя- .. ется примерно на 20%, т.е. наблицается эффект с.амостабилизсцдии мсвдности водонагревателя.;

Для известных водонагревателей : JQ установившиеся значен гя мощн.ости со-У ответствовали бы максимальным значф-

ниям PMQKct Vakcg максэ «Измене-, нйе удельного сопротивления воды сказывается на времени переходного « процесса до выхода на установииаийея режим (1-2 мин). Чем меньше удельное V сопротивление воды, тем меньше вре-. мя переходного процесса. Кроме того, величина р2оопределяет величину максимальной- мощности в переходн.ом процвс-

се. -; V . - - . , .,;:,о„,.

Возможно управление переходным ,.-; режимом нагрева путем изменения уррйHfi В заполнения электродной систел« ; водой для начального кюмента пускэ. 45 (в случае необходимости ограничения. ,

Работа водонагревателя в режиме поддержания заданной т:емпературы уже нагретой воды иллюстрируется хтрафиками на фиг.4. При достижении за- ; 50 данной темпе1ратуры tj рйгуЛировоч131ьЛ« винтом перекрывается выход пара из ; камеры нагрева. Генерируемый в камеipe пар вытесняет воду и мощность дает до значения Р , соответствующегоад мощности тепловых потерь при задан ной температуре перегрева, Есгли пе:рекрывать выход пара из камеры йа;грева при 4.2 и t , то моидаость будет иметь значения и Р, соот- . ветствующие тепловым потерям при этих температурах. Таким образом обеспечивается режим, термоса при дабой заданной температуре перегрева

.относительно температуры окружаю1щей.среды.

Это объясняется тем, что в случае понижения температуры воды в корпусе происходит конденсация пара внутри камеры нагрева, давлениеснижается, уровень 8 воды поднимается, увеличивая а.ктивную поверхность электродов, а следовательно, мощность подогрева, и температура воды в корпусе устанавливается на заданном уровне. То же самое происходит в случае проточных нагревателей. В случае увеличения расхода воды через нагреватель возрастает конденсация пара в камере нагрева, уровень воды поднимается, устанавливаясь таким образом что новое значение мощности соответствует новому расходу при обеспечени установленной температуры нагрева.

Эффект са1моста(5илиаации мощности нагрева в установившемся режиме работы нагревателя для воды с-разным удельным сопротивлением позволяет исjпользовать один и тот же водонагреватель .для воды практически из любых

природных источников без предварительных измерений и химической подготовки, т.е. снижается трудоемкость

:эксплуатацииИ расширяется область

;применения.

I . , . .

I ,. : .

Величина мсядности нагрева может изменяться в широких пределах, прак;тичёски от О до 100%, с помощью из;менения угла поворота об регулировоч;ного винта 4, что значительно проще по сравнению с перемещением камеры нагрева.

Кроме того, в предлагаемом электродном нагревателе отсутствует ;отдельная от экранного электрода камера нагрева, она здесь совмещена с экраншлм электродом, т.е. уменьшаются габариты электродной системы и камеры нагрева в целом и сН1йкается расход металла на ее изготовление ..;. --.

Поддержание любой заданной тем:пературы нагретой жидкости с помо1 щью данного нагреват-еля обеспечива;ет высокую точность поддержания за.; данной температу1«, исключает боль|ши.е колебания мощности, которые име ют место при двухпозиционном регули; ровании с применением САР, вообще исключает необходимость в создании электри е ской системы автоматического регулирования для поддержания заданной температуры. Это позволяет использовать простейшие схемы вклю чения нагревателя, содержащие только коммутационные аппараты.

Таким образом, удешевляется аппаратура управления и згициты, а также повышается Надежность работы в связи с уменьшением количества аппаратов.

ЭЛЕКТРОДНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ЖИДКОСТИ, содержащий корпус, внутри которого коаксиально и с зазором установлены закрепленный на днище iкорпуса через проходной изолятор i внутренний фазный стержневой электрод и неподвижно и с зазором относительно днища корпуса нулевой цилиндрический электрод, о т л и чающий с я тем, что, с целью удешевления нагревателя и повьлиения надежности его работы, цилиндрический электрод выполнен в форме стакана с центральным бтверстием в и снабжен пробкой в форме .регулировочного винта, а нижний .торец стержневого электрода заглублен в цилиндрический электрод.Q (Л ел Nt О