Гибкий водоохлаждаемый индуктор Советский патент 1991 года по МПК H05B6/42 

Изобретение касается электронагрева при помощи гибкого водоохлаждаемого индуктора и может быть использовано для нагрева с целью осуществления местной термообработки, например, сварных швов коллекторов и корпусов котлоагрегатов. труб большого диаметра, а также корпусов атомных реакторов.

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения индуктора путем турбулизации потока воды.

На фиг.1 представлен гибкий водоох- лаждающий индуктор; на фиг.2 показан узел I на фиг.1; на фтиг.З изображен график зависимости температуры токопровода от соотношения геометрических размеров гофр.

Гибкий водоохлаждаемый индуктор содержит гибкий гофрированный металлический шланг 1, на котором расположен токопровод 2 в виде многослойной оплетки из медного провода, на концах гофрированного шланга 1 и токопровода 2 закреплены,

например, пайкой твердым припоем, наконечники 3, на токопровод 2 одета тепло- и электроизолирующая оболочка 4.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работ гибкий водоохлаждаемый индуктор наматывают на нагреваемое изделие и подключают наконечники 3 к источнику тока и к магистрали охлаждающей воды (на чертеже, не показаны). Вклю- чают источник тока Охлаждение токопроводящей оплетки 2 осуществляется водой, пропускаемой через наконечники 3 по гофрированному металлическому шлангу 1 за счет теплопередачи Передача тепла происходит за счет теплового контакта токопровода 2 с вершинами гофр шланга 1.

Низкая эффективность передачи тепла в прототипе обусловлена недостаточным охлаждением вершин гофр из-за слабой смешиваемости основной струи охлаждающей воды с массами воды, находящимися в по(Л

С

о

х| VJ СО 00 О

лости гофр. Слабая смешиваемость масс воды определяется малой шириной гофр, при которой уширение потока основной струи значительно меньше высоты гофр, определяемой полуразностью диаметров DI и Do. При выполнении ширины гофр, определяемой соотношением Ј.1,1(Di-Do), величина уширения основного потока становится примерно равной или больше высоты гофр. При этом из основного охлаждающего потока в область гофр выбрасываются массы воды, достаточные для возникновения мощных турбулентных вихрей в полости гофр. Заполнявшая полость гофр нагретая за счет теплопередачи от токопровода масса воды вытесняется этими вихрями и, смешиваясь с основной струей, уносится в охлаждающую магистраль. Минимально допустимая ширина гофр 1,1(Di-Do) еще достаточна для возникновения турбулентных вихрей в полости гофр и эффективного охлаждения их вершин. Как следует из графика на фиг.З температура токопровода при ширине гофр I 1,1(Di-Do) начинает резко возрастать, что свидетельствует об уменьшении теплопередачи от токопровода к охлаждающей воде за счет ухудшения охлаждения вершин гофр. Поэтому можно утверждать, что эффективность охлаждения токопровода коррелирует с шириной гофр при фиксированных диаметрах Di и Do. Пример конкретного выполнения. На фиг.З приведен график зависимости температуры токопровода от соотношения размеров гофр гофрированного шланга. Исходные данные:

Длина индуктора, м2,0

Сечение медной трехслойной оплетки, мм54 Внутренний диаметр шланга, мм 14 Наружный диаметр шланга, мм17 Температура охлаждающей воды на входе, °С18 Ток, пропускаемый через индуктор, А 1200 Форма гофр шланга Цилиндрическая Температура токопроводящей оплетки измерялась в средней части длины индуктора термопарой группы ХК. Из графика на фиг.З видно, что при увеличении отношения

l/Di-Do от 0,3 до 1,1 температура оплетки незначительно уменьшается, что объясняется улучшением теплопередачи за счет увеличения теплового контакта при увеличении

ширины гофр. При 1,1 температура токопроводящей оплетки резко уменьшается (с 82 до 63°С) за счет увеличения эффективности охлаждения гофр массами воды, выбрасываемыми из основного охлаждающего потока. Кроме того, проверка выполнения предлагаемого соотношения для ширины гофр проводилась также на индукторах при Do 18 мм и Di 22 мм, причем форма гофр (овал, трапеция, цилиндр) не

показывает заметного влияния на предлагаемое соотношение.

Повышение эффективности охлаждения гофр позволяет увеличить значение допустимого тока через токопровод до 2270 А

при нагреве его до температуры не выше 100°С для индуктора с гофрированным шлангом внутренним диаметром Do 14 мм, наружным диаметром Di 17 мм и шириной гофр 4 мм.

Технико-экономические преимущества предложенного устройства заключаются прежде всего в значительном повышении эффективности нагрева, изделий в

( lOffl д )2 3,6раза , что достигается за

счет увеличения значения допустимой плотности тока через токопровод путем улучшения его охлаждения.

Формула изобретения

Гибкий водоохлаждаемый индуктор, содержащий охваченный теплоэлектроизо- лирующей оболочкой токопровод в виде медной многослойной оплетки, к внутренней поверхности которой прилегает гофрированный металлический шланг, на концах которого закреплены наконечники для присоединения к источнику тока и к магистрали охлаждающей воды, отличающийся

тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения индуктора путем турбулизации потока воды, гофры шланга выполнены шириной не менее 1,1(Di-Do), где DI - наружный диаметр гофрированного шланга, Do внутренний его диаметр.

г 1

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения индуктора путем турбулизации потока воды. В индукторе, содержащем гибкий гофрированный металлический шланг 1, на котором расположен токопровод 2 в виде многослойной оплетки из медного провода, на концах гофрированного шланга 1 и токопровода 2 - наконечники 3 и на токопроводе 2 тепло- и электроизолирующая оболочка 4, гофрированный шланг выполнен с гофрами, ширина которых определяется соотношением - 1,1(Di-Do), где I- ширина гофра, DI - наружный диаметр гофрированного шланга, Оз- внутренний диаметр гофрированного шланга. Такая ширина гофр обеспечивает турбу- лизацию потока воды в зоне гофр. 3 ил.

Щи г. 2

Фиг.1

Ofl QJ5 0,7 ff,ff 1,1 /,J 1,5 fj Фиг.З