Нагреватель текучей среды Советский патент 1985 года по МПК H05B3/42 

1 Изобретение относится к области электронагрева и может быть использоваяо в качестве устройства для электрического нагрева потоков газов и жидкостей, а также для испарения жидкостей, в частности для газификации сжиженных газов, например двуокиси углерода. Цель изобретения - повьшгение интенсификации теплообмена и равномерности теплос7:.ема. Иа фиг.1 изображен предлагаемый нагреватель, разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 вариант нагревателя с одним дополнительным элементом. Нагреватель содержит металлический трубчатый элемент 1, вдоль обра зующих которого выполнены узкие прерывистые отверстия 2 для прохода тепл чосителя. На поверхность трубчатого элемента 1 нанесены диэлектрический слой 3 окиси алюминия и затем слой 4 резистивного материала - нихрома. Слои выполнены, например, методом плазменного напыления. Резистивный слой 4 пропитан компаундом. Трубчатый элемент помещен Б герметичный цилиндрический кожух 5, в котором установлены герметичные электровводы 6 к резистивному слою 4. Кожух 5 снабжен патруб ком 7 ввода теплоносителя.Один из концов трубчатого элемента 1 снабже патрубком 8 выхода теплоносителя, а второй конец 9 его заглушен. Концентрччно трубчатому элементу Iс зазором 10 относительно него расположены элементы 11 и 12. В них выполнены продольные ряды отверстий 13 и 14, не совпадающие с отверстия ми 2 в трубчатом нагревательном элементе. Величина зазора между экраном и трубчатым элементом соетавляет р 0,01-0,05 D, где D диаметр трубчатого элемента. В данном случае в дополнительных элементах и в трубчатом нагревательном элементе отверстия расположены вдоль шести образующих, при этом отверстия 13 и 14 в элементах IIи 12 сдвинуты по радиусу на 1/2 шага относительно отверстий 2 в трубчатом нагревательном элементе Ширина отверстий при выполнении их ц виде прорезей составляет ,02 0,2 D. 12 Нагреватель работает следующим образом. Включают нагрев и поток нагреваемого теплоносителя направляют через патрубок 7 в кожухе 5, затем поток проходит через отверстия 13 в элементе 11, по зазорам между элементом 11 и поверхностью трубчатого нагревательного элемента 1, через отверстия 2 в трубчатом элементе по зазорам между элементом 12 и внутренней поверхностью трубчатого элемента 1 и выходит через отверстия 14 в элементе 12 в полость трубчатого элемента 1. При этом за счет теплообмена с резистивным тепловыделяющим слоем осуществляется нагрев потока теплоносителя;Нагретый поток выходит из нагревателя через патрубок 8. Поскольку поток проходит через отверстия в трубчатом элементе, расположенные по всей его длине, то ламинарный пристеночный слой постоянно разрушается, поток в пристеночном слое турбулизуется, затем течет по зазорам, толщина которых в 20-100 раз меньше диаметра трубчатого элемента, при этом скорость потока в пристеночном слое увеличивается во много раз. Все это приводит к значительному увеличению коэффициентов femionepeдачи между резистивным слоем и потоком теплоносителя, т.е. к повышению интенср ности теплообмена. Кроме того, поскольку стенки трубчатого элемента омываются теплоносителем с двух сторон, возрастает площадь теплообменной поверхности. Повышение интенсивности теплообмена и увеличение теплообменной поверхности обуславливают увеличение удельной мощности нагревателя. В случае кипения теплоносителя устраняется возможность перехода на кризисный пленочный режим и пережога нагревателя. Наличие проточного слоя между кожухом и трубчатым элементом при использовании теплоносителя с температурой, меньшей температуры окрз ающей среды, и вводе его в нагреватель через патрубок в кожухе устраняет потери тепла в окружающую среду и необходимость электрической изоляции резистивного слоя.

31184

При отсутствии кожуха (например, в случае нагрева потока воздуха из окружающей среды) поток вводят в трубчатый элемент, а заглушенный второй конец его обеспечивает про- j текание потока через отверстия, расположенные вдоль всей длины трубчатого элемента.

1 Ч

Расположение отнерстий как и трубчатом элементе, и в экранах вдоль всей длины нагревателя,т.е. расположение в непосредственной близости друг от друга отверстий в экранах и трубчатых элементах,уменьшает путь течения теплоносителя по узким зазорам между экранами и трубчатым элементом.

1. НАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ, содержащий корпус, соединенный с патрубком входа текучей среды, установленные в нем концентрично с зазором друг от друга заглушенный с одного конца резистивный трубчатый нагревательньп1 элемент, другой конец которого соединен с патрубком выхода текучей среды, и по меньшей мере один дополнительный трубчатый элемент, на боковой поверхности элементов выполнены сквозные отверстия в виде продольных рядов, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсификации теплообмена, указанные отверстия выполнены в виде продольных прорезей, расположенных по всей ш (Л длине элементов, причем ряды в различных элементах смещены друг относительно друга в тангенциальном направлении. 2. Нагреватель по п.1, о т л ич а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения равномерности теплосъема, указанное смещение рядов составляет 1/2 их шага. 00

Фиг. 1

фиг.З