Электронагреватель газа Советский патент 1990 года по МПК H05B3/26 

Изобретение относится к области электротермии и может быть использовано для подогрева потока воздуха в аэродинамических трубах, в системах кондиционирования, в сушильных установках.

Целью изобретения является повышение мощности и надежности подогревателя путем улучшения охлаждения узла токоподвода сетчатых нагревательных элементов.

На фиг. 1 приведена схема электронагревателя на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема сетчатого нагревательного элемента с то- коподводящими шинами; на фиг. 4 - разрез R-Б на фиг. 3j на фиг. 5 сечение В-В на фиг. 3; на фиг, 6 - схема элемента для случая соединения продольных проволок с шинами при чередовании контакта с каждой из шин; на фиг. 7 - разрез Г-Г на фиг. 6:

на фиг. 8 - сечение Л.Л на фиг. 6j на фиг. Э схема элемента с волнообразными продольными проволоками при контакте их с шинами посредством соприкасающегося паяного соединения по вершинам волн и при поперечных проволоках в качестве турбулизаторов потока; на фиг. 10 - разрез Е-Е на фиг. 9; на фиг. 11 - сечение К-К на фиг. 9.

Электронагреватель (фиг. 1 и 2) содержит наружный кожух 1 и расположенный внутри него нагреватель 2, включающий корпус 3 входной коллектор , проточную часть 5 и сетчатые нагревательные элементы 6 с проходящими через корпус 3 токопроводящими шинами 7. Между наружным кожухом 1 и корпусом 3 наг ревателя образуется промежуточный кольцевой зазор 8. Кожух 1 имеет патрубок 9 подачи газа. Сетчатый нагревательный элемент

е

(фиг. 3-5) содержит продольные токо- ведущие проволоки.10 и поперечные опорные проволоки 11, а две токопро- водящие шины расположены по обе стороны продольных проволок 10 и соединены с ними при обеспечении необходимого электрического контакта. Между шинами 7. в зоне соединения шин 7 и проролок 10, образуются щелевые каналы 12 охлаждения, связывающие проточную часть 5 с промежуточным кольцевым зазором 8,

В сетчатом нагревательном элементе (фиг. 6-8) для случая соединения продольных проволок 10 с шинами 7 при чередовании контакта с каждой из шин и при образовании между шинами щелевых каналов 12 плоскость изгиба продольных : проволок 10 перпендикулярна к плоскости шин 7.

В сетчатом нагревательном элементе (фиг. 9-11) волнообразно изогнутые продольные проволоки 10 могут в зоне контакта с шинами 7 соединяться с ними по вершинам волн с помощью соприкасающегося паяного соединения 13 путем пайки твердым припоем. Плоскос изгиба продольных проволок 10 перпендикулярна плоскости шин 7. Между шинами образуются щелевые каналы 12 сложной формы, где поперечные проволоки 11 расположены поперек этих kaнaлoв и образуют турбулизаторы потока.

При работе подогревателя газ поступает в него через патрубок 9,движется по промежуточному зазору В в направлении входного коллектора k, через который поступает затем в проточную часть 5 подогревателя- и движется по ней в направлении, противоположном направлению потока в проме- жуточном кольцевом зазоре 8, протекая последовательно через сетчатые части (сетки) нагревательных элементов 6, расположенные в проточной части 5- Продольные проволоки 10 сеток разогреваются проходящим по ним электрическим током, который подводится к проводникам с помощью токо- подводящих шин 7, а газ нагревается при протекании через сетки в резуль .тате омывания составляющих сетку проволок. Даление газа по длине проточной части 5 падает в направлении движения потока вследствие гидравлического сопротивления сеток и ока- зывается ниже, чем в промежуточном

0

15 20

25 ь

30

35

40

45

50

55

кольцевом зазоре В. Под воздействием этой разности давления газ движется по u eлeвым каналам 12 между шинами 7 и охлаждает эти шины. В слу,- чае наличия между шинами 7 поперечных проволок 11 последние турбулизи- руют поток, проходящий по щелевым каналам 12, вследствие чего возникает интенсификация теплообмена, делающая охлаждение шин 7 еще более эффективным. Расход газа через каналы 12 увеличивается по длине проточной части 5 в соответствии с увеличением разности давления между промежуточным кольцевым зазором 8 и проточной частью 5, вследствие чего температура шин 7 мало изменяется по длине нагревателя 2..

Предлагаемый электронагреватель допускает любое электрическое соединение нагревательных элементов: последовательное, параллельное, смешанное.

Предлагаемый электронагреватель позволяет повысить мощность нагревателя вследствие увеличения силы тока за счет охлаждения шин. Сравнение двух модельных нагревателей из четырех нагревательных элементов с охлаждаемыми и неохлаждаемыми шинами показывает, что охлаждение шин позволяет увеличить мощность нагревателя примерно на 30. Это увеличение возрастает с ростом числа элементов,- -ПОСКОЛЬКУ температура неохлаждаемых шин растет по длине нагревателя приблизительно линейно (в соответствии с ростом температуры воздуха), тогда как,у охлаждаемых шин она близка к постоянной.

Предлагаемый способ соединения шин с проволоками обеспечивает значительное повышение надежности на1 ревателя вследствие применения контакта шин 7 с токоведущими проволоками 10 лишь на части периметра проволоки. Например, при соприкасающемся паяном соединении 13 волнообразно изогнутых проволок 10 с шинами 7 по вершинам реализуется односторонний контакт, близкий к точечному. Таким образом, допустимое число теп- лосмен для таких контактов на несколько порядков больше, чем для контакта по всему периметру проводника. Дальнейшему повышению надежности способствует эффективное охлаждение шин и проволок в зоне контакта с шинами, а для волнообразно изогнутых проволок - также и хоромйя компенсация термических удлинений проволоки вследствие ее волнообразной формы.

На основании приведенных исследований модельных подогревателей выполнены технические проработки подогревателя из20 нагревательных элемен- тов, рассчитанного на подогрев воздуха до температуры порядка 500 С, и проведены его предварительные испытания.

Формула изобретения

1, Электронагреватель газов преимущественно для аэродинамических труб, содержащий наружный кожух, соединенный с одного конца с патрубком входа газа, и расположенный в нем с образованием кольцевого канала для прохода газа корпус с установленными в его поперечном сечении наг ревательными элементами, жестко сое

Q

- 25 15

20

диненными с токоподводами, снабженный с того же .конца патрубком выхода газа, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности и надежности электронагревателя путем улучшения охлаждения узла токоподво- да в случае выполнения нагревательных элементов в виде сетки, концевые участки нагревательных элементов охвачены с двух сторон токоподводами, которые выполнены в виде шин, и установлены в выполненных в стенках корпуса сквозных пазах, выходящих в кольцев(5Й канал, при этом токове- дущие проволоки сетчатых нагревательных элементов поочередно соединены с токоподводами в зоне контакта.

2. Электронагреватель по п. 1, отличающийся тем, что при выполнении токоведусцих проволок в зоне токоподводов волнообразно изогнутыми, указанное соединение с токоподводами выполнено по вершинам .изгибов.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение мощности и надежности нагревателя путем улучшения охлаждения узла токоподвода нагревательных элементов в виде сетки. В электронагревателе газов с поперечно корпусу установленным набором сетчатых нагревательных элементов концы сеток с токоподводами установлены в сквозных пазах корпуса, а поток газа организован таким образом, что он обтекает корпус снаружи и изнутри, заходя в сквозные пазы, турбулизируясь в них и охлаждая узлы токоподводов. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

г 3

1598222

А

фиг. 2

fLL8.3

ц щ п II /-fi 1 I ц f

д-

V

эХ

. 7

в-в

2

/

II /-fi 1 I

Раг. г

12

V / X

-с

/

/

IN

W

faz. 8

12,

/ /

/

11

fus.S

Л

- - T r

/

1

.f-

11

3

10

. W

}К-Ш

/J

J

y T

/

- - T r

12 10 f aB.Ji