Электронагреватель текучей среды Советский патент 1992 года по МПК H05B3/50 

Изобретение относится к электронагревателям текучей среды, преимущественно жидкостей, и может быть использовано для нагрева теплоносителей, таких как вода или масло, в частности при отоплении помещений.

Известен нагреватель текучей среды, содержащий трубчатый кожух с входным и выходным каналами и трубчатый нагревательный элемент с турбулизирующим ореб- рением на наружной поверхности, установленный в трубчатом кожухе соосно с ним.

Однако даже устройство обладает недостаточно высокой интенсивностью теплообмена, что вызвано движением теплоносителя вдоль оси трубчатого нагревательного элемента. Кроме того, значительная площадь наружной поверхности кожуха приводит к утечке тепловой энергии теплоносителя в окружающее пространство и к уменьшению температуры на выходе устройства.

Наиболее близким к предлагаемому является мембранный обогреватель для нагрева проточных газов и жидкостей,

состоящий из кожуха с впускным и выпускным патрубками, размещенной внутри него трубчатой перегородки с оребрением, в котором укреплен пакет труб с электронагре- в-ательными элементами. Оребрение содержит отверстия для прохода теплоносителя. Концы трубы выведены через ситча- тое дно кожуха наружу.

Однако в известном обогревателе интенсивный теплообмен возможен лишь за счет принудительной циркуляции теплоносителя.

Целью изобретения является повышение интенсивности теплообмена при естественной циркуляции теплоносителя.

Сущность изобретения заключается в том, что Оребрение, размещенное между трубчатой перегородкой и нагревателем, выполнено в виде кольцевых пластин, установленных на расстоянии (0,6-0,8) диаметра нагревательного элемента, в которых с че редованием диаметральнопротивоположно выполнены отверстия, площадь каждого из которых составляет 0,1-0,15 площади кольца. Пространство между кожухом и трубчатойперегородкойразделено

у

Ј

2

О 43

о

х|

СО

дополнительными продольными перегородками на четыре полости, две из которых соединены с патрубками входа и выхода. При этом отношение диаметра кожуха к диаметру нагревательного элемента составляет (1,5-2), а отношение диаметра трубчатой перегородки к сумме диаметров кожуха и нагревательного элемента равно (0,44- 0,56).

На фиг.1 показана конструкция нагревателя текучей среды; на фиг.2 и 3 - направ- ление движения теплоносителя в продольном и поперечном сечениях устройства соответственно.

Нагреватель (фиг.1) содержит трубчатый кожух 1 с входным 2 и выходным 3 каналами, выполненными, например, в виде резьбовых штуцеров. Внутри кожуха 1 соос- но с ним установлен трубчатый нагреватель- ный элемент 4, в котором размещены термонагреватели 5, например, кварцевого типа. Между кожухом 1 и нагревательным элементом 4 соосно с ним установлена трубчатая перегородка 6. Между кожухом 1 и трубчатой перегородкой 6 вдоль их образующих установлены продольные перегородки 7, которые разделяют пространство между кожухом 1 и трубчатой перегородкой 6 на полости А, Б, В и Г.

Нагревательный элемент 4 снабжен турбулизирующим оребрением, выполненным в виде набора плоских кольцевых пластин 8, установленных между нагревательным элементом 4 и трубчатой перегородкой 6 с образованием кольцевых полостей 9. Во всех кольцевых перетород- ках 8 и в концевых частях трубчатой перегородки выполнены чередующиеся через одно между собой диаметрально противоположные сквозные отверстия 10 для прохождения теплоносителя. Плоские днища 11 и 12 заглушают торцовые части изделия.

Устройство работает следующим образом.

Нагреватель устанавливают в систему теплоснабжения, которую заполняют жидким теплоносителем, и подают электрическое напряжение на нагреватели 5. При этом происходит нагрев наружной поверхности нагревательного элемента 4. Холодный теплоноситель с температурой ТВх (фиг.2 и 3) поступает через входной канал 2 в нижнюю продольную полость Г, откуда через одно из отверстий на концевой части трубчатой перегородки 6 он попадает в первую кольцевую полость 9 (самая правая на фиг.2). В этой полости теплоноситель разделяется на два потока, которые, обтекая нагревательный элемент 4 справа и слева соответственно, снова соединяются между

собой на части этой кольцевой полости. При этом теплоноситель нагревается на температуру ДТ1,

Затем теплоноситель из первой кольцевой полости 9 перетекает во вторую через

отверстия 10 в кольцевой пластине 8 между

этими полостями, расположенное в верхней

части устройства, и, обтекая с двух сторон

нагревательный элемент 4, переходит из

верхней части второй кольцевой полости в

нижнюю, где приобретает дополнительное

приращение температуры ДТ2.

Из нижней части второй кольцевой полости теплоноситель перетекает в третью кольцевую полость и так далее. При перетекании из полости в полость теплоноситель активно турбулизируется. Из последней кольцевой полости 9 теплоноситель попадает в продольную полость Б. откуда через выход- ной канал 3 поступает на вход устройства и может быть использован в отопительных радиаторах.

Продольные полости А и В заполнены

воздухом и служат для предотвращения

утечки тепла от нагревательного элемента 4

и кольцевых полостей в окружающую среду.

При прохождении через п кольцевых полостей теплоноситель приобретает температуру Твых: Теых Твх + All + АТ2+...+ АТп.

При условии, что температура нагревательного элемента значительно выше, чем Твых, можно приближенно считать, что

ДТ1 ДТ2 Т. Таким образом

Твых ТВх + п ДТ

Для достижения практически любых температур на выходе (Твых) можно использовать типовую конструкцию нагревателя, варьируя п кольцевых полостей 9, при этом приблизительная оценка выходной температуры может быть произведена без сложных теплотехнических расчетов.

Формула изобретения

Электронагреватель текучей среды, содержащий кожух с патрубками входа и выхода текучей среды, внутри которого коаксиально установлены трубчатая перегородка и трубчатый нагревательный элемент, поверхность которого снабжена оребрением с образованием между перегородкой и нагревателем по всей длине спирального канала для прохода нагревательной среды,

отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности теплообмена, указанное оребрение выполнено в виде кольцевых пластин, установленных друг от друга на расстоянии (0,6-0,8)DH, в которых.

чередуясь диаметральнолротивоположно,кзми на четыре полости, две из которых

выполнены ртверстия, площадь каждого изсоединены с указанными патрубками входа

которых составляет 0,1-0,15 площади коль-и выхода, при этом ДК/ДН 1,5-2. ДТ/ДК +

ца, пространство между кожухом и трубчз-ДН 0,44-0,56, где ДН - диаметр нагреватой перегородкой разделено5 тельного элемента; ДК - диаметр кожуха;

дополнительными продольными перегород-ДТ - диаметр трубчатой перегородки.

Использование: для нагрева преимущественно жидкостей, таких как вода или масло, или при отоплении помещений. Сущность изобретения: содержит оребрен- ный трубчатый нагревательный элемент, кожух,трубчатуюперегородку, установленную коаксиально этим элементам. Оребрение выполнено в виде кольцевых пластин, а все элементы выполнены с определенными соотношениями размеров. 3 ил.

12

Фиг.

Фиг.2

Г

Фиг.З