Индукционный нагреватель текучей среды Советский патент 1991 года по МПК H05B6/10 

Изобретение относится к индукционным нагревателям текучей среды и может быть использовано для нагрева химически чистых сред в различных технологических процессах.

Цель изобретения - повышение эффективности нагрева химически чистых сред.

На фиг. 1 и 2 представлен общий вид нагревательного элемента (в разрезе); на фиг. 3,4,5 и 6 - соответственно поперечные разрезы А-А, Б-Б, В-В и Г-Г на фиг. 1.

Теплоотдающий элемент индукционных проточных нагревательных устройств содержит нагревательный узел, выполненный в виде полого цилиндра 1, в продольном направлении которого выполнен разрез 2, и внутреннего цилиндра 3, вставленного телескопически, плотно прилегающих друг к другу. Во внутреннем цилиндре 3 также выполнен сквозной разрез 4 (см. фиг. 6), который, по отношению к разрезу 2, смещен по окружности диаметрально противоположно, и оба цилиндра образуют в поперечных сечениях замкнутые контуры. Внутренний цилиндр 3 выполнен короче и размещен симметрично относительно концов цилиндра 1, при этом на неперекрытых участках цилиндра 1 (на концевых частях) поперечные сечения имеют незамкнутый контур (см. фиг. 5). Полый цилиндр 1 плотно прилегает к внутренней поверхности герметичной трубки, выполненной из химически стойкого монокристалла (сапфира) и состоящей из цилиндрического участка 5 и доньев 6 и 7, относительно торцов которых цилиндры 1,3 установлены с зазорами 8 и 9. Трубка заполняется инертным газом для предотвращения окисления. Теплоотдающий элемент размещен в корпусе 10 с герметичными крышками 11, 12, охвачен индуктором 13 и снабжен патрубками входа 14 и выхода 15 текучей среды.

Теплоотдающий элемент, установлен - ный в нагревательной индукционной уста&

Ё

О

о о ю ю VJ

новке, работает следующим образом, При воздействии переменного электромагнитного поля, создаваемого индуктором, в цилиндрах, выполненных из электропро-, водного материала например молибдена, индуктируются электродвижущие силы, которые и вызывают -электрические токи. Плотность этих токов является переменной по длине цилиндров и минимальна в концевых частях. В соответствии с этим изменяется и тепловыделение под воздействием индуктированных токов, мощность которых концентрируется в поверхностных слоях полого цилиндра, соприкасающегося с внутренней стенкой трубки. При разогреве цилиндров увеличиваемся их удельное сопротивление, что повышает энергоотдачу. Несмотря на то, что коэффициент линейного расширения молибдена больше коэффициента линейного расширения сапфира, при разогреве не происходит увеличения силового воздействия на стенки грубки, обусловленного термическими деформациями , компенсация которых обеспечивается изменением ширины сквозных разрезов в цилиндрах. Однако при этом сохраняется плотное прилегание между стенками цилиндров и трубки. Вместе с этим зазоры 8 и 9 предохраняют их от силового взаимодействия при разогреве. Кроме того, уменьшенное тепловыделение в концевых частях снижает термическое воздействие на элементы конструкции, предназначенные для крепления теплоотдающих элементов в корпусе нагревательной установки. Тепло, выделенное в цилиндрах посредством теплопроводности, передается к наружной поверхности трубки, которая омывается проточной средой и нагревается в режиме конвективного теплообмена.

Выполнение теплоотдающего элемента в виде полых цилиндров с упругими стенками, плотно прилегающими к стенкам герметичной трубки, заполненной инертным газом - аргоном, на всех режимах работы

нагревательной установки дает более высокую эффективность нагрева в широком диапазоне температур, которая у трубок может достигать 1200-1400°С за счет увеличения

теплоотдачи, получаемой при непосред- стенном контакте нагревающей поверхности и трубки. При этом стенки трубки нагружены минимальным силовым воздействием, а нейтральный газ - аргон в полости

ее предохраняет цилиндры от окисления, что обеспечивает длительный ресурс и надежность теплоотдающего элемента. Использование сапфира в качестве материала для трубки, как показали проведенные эксперименты, позволяет сохранять исходную химическую чистоту нагреваемой среды при высоких температурах.

Таким образом, использование предлагаемого нагревателя позволяет решить

сложную техническую п роблему повышения эффективности нагрева проточных сред в широком диапазоне температур в условиях сохранения ее исходной химической чистоты.

Формула изобретения

Индукционный нагреватель текучей среды, содержащий охваченный индукционной катушкой корпус с патрубками входа и выхода среды и установленный по его оси

трубчатый теплоотдающий элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности нагрева химически чистых сред, теплоотдающий элемент выполнен в виде герметично закрытой по торцам трубки

из химически стойкого монокристалла, к внутренней поверхности которой с зазором от ее торцов прилегает нагревательный узел, выполненный в виде телескопически связанных упругих цилиндров из электропроводного материала с разрезами по образующим, при этом разрезы цилиндров расположены в диаметрально противоположных направлениях, а длина внутреннего цилиндра выбрана меньше длины наружного.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение эффективности нагрева химически чистых сред. В индукционном нагревателе текучей среды теплоотдающий элемент выполнен в виде герметично закрытой по торцам трубки, выполненной из монокристалла, например сапфира, к внутренней поверхности которой прилегают два телескопически связанных цилиндра. Особенности их выполнения и сопряжения позволяют получить эффективный разогрев теплоотдающего элемента4 6 ил.

Wi

А Г 5

Фиг. 1

Фиг.З ФигЬ

Фиг. 2

Фиг.5 /