ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ Советский патент 1968 года по МПК H05B3/60 H05B6/06 G05F1/66 

Известны электрические нагреватели жидкометаллических теплоносителей (например Na, NaK и др.); содержащие выполненный из токопроводящего материала и покрытый теплоизоляцией короб (трубопровод), соединенные с ним токоподводы и устройство для регулирования мощности.

Так как жидкие металлы обладают относительно высокой электропроводностью

ом MAft

(0,12 0,5 и электрическое сопро Лг

тивление их мало (10 4-lO s ом, то электрическое питание подобных нагревателей осуществляют от понижающих трансформаторов, а плавное регулирование их мощности обеспечивают автотрансформаторы такой же мощности. Таким образом, устанавливают тройную мощность; нагреватель, трансформатор, автотрансформатор.

Описываемый нагреватель отличается тем, что в нем устройство для регулирования мощности выполнено в виде одного или нескольких подвижных магнитопроводов, частично охватывающих короб.

Это повыщает к.п.д. и коэффициент мощности всего нагревательного комплекса.

Кроме того, указанные магнитоцроводы могут частично охватывать короб с противоположных сторон, чередуясь между собой, и могут быть снабжены нодмагничивающими обмотками.

В основу предлагаемого устройства положено то, что величина активного сопротивления нагревателя зависит от глубины вытеснения тока, которая в свою очередь зависит от ноложения магнитопровода, частично окружающего нагреватель.

Таким образом, перемещая магнитопровод но отнощению к нагревателю, можно изменять активное сопротивление нагревателя, а следовательно, и его мощность. При этом отпадает необходимость в автотрансформаторах, мощность которых должна быть не меньше, чем мощность нагревателей. В то же время обеспечивается плавное регулирование мощности нагрева. Для перемещения магнитопровода не требуется больщой мощности. Воздействие перемещающегося магнитопровода на ток нагревателя образно можно

сравнить с воздействием сетки на анодный ток в электронной лампе.

На фиг. 1 показан общий вид одного из вариантов конструкции нагревателя и разрез

по А-Л на фиг. 1 (для двух положений магнитопровода; направления перемещения магнитопровода показаны стрелками, линиями изображен магнитный поток); на фиг. 2 - второй вариант конструкции нагревателя и разНагреватель представляет собой трубопровод 1 с сечением в виде короба с удлиненными боковыми сторонами, размещенный в глубоком пазу магнитопровода 2. Между каналом и магнитопроводом имеется слой 3 теплоизоляции. Магнитопровод для ограничения потерь мощности от вихревых токов, подобно трансформаторам, выполнен из отдельных листов электротехнической стали. К трубопроводу, например, при помощи сварки, присоединены токоподводы 4 для подключения нагревателя к источнику питания.

Жидкий металл, протекающий по каналу, нагревается током, пропускаемым непосредственно через него или по стенкам канала.

Так как в основе регулирования мощности нагревателей явление вытеснения тока, то высота канала должна быть существенно больще его щирины.

Магнитный поток, созданный током нагрева, замыкается по магнитопроводу. При этом переменный ток распределяется по сечению трубопровода с жидким металлом неравномерно, так как нижняя часть трубопровода охватывается значительно большим потокосцеплением, чем средняя и особенно верхняя. Следовательно, нижняя часть трубопровода имеет большее индуктивное и полное сопротивление, чем верхняя. Поэтому при одном и том же напряжении, прилол енном к нагревателю, ток проходит в основном по верхней части. Так как сопротивление проводника

R р- , ясно, что активное сопротивление

трубопровода тем больше, чем меньше сечение, по которому протекает ток.

Глубину вытеснения тока можно изменять, перемещая магнитопровод по отнощению к каналу с жидким металлом.

Испытания показали, что при сечении трубопровода с натрием, равном сечению трубы 0 30 мм и частоте 50 гц, активное сопротивление нагревателя в процессе регулирования плавно изменяется более, чем в три раза.

На фиг. 2 показан вариант нагревателя с применением нескольких магнитопроводов, которые, чередуясь между собой, частично окружают канал с л :идким металлом с противоположных сторон. Ток нри этом вытесняется к противоположным краям нагревателя, где магнитопроводы не охватывают нагреватель. Путь тока удлиняется и активное сопротивление увеличивается, хотя общая длина нагревателя не изменилась. Соответственно,

если не увеличивать сопротивление, то можно сократить расход магнитных материалов на изготовление магнитопровода.

На фиг. 3 изображен другой вариант конструкции нагревателя, в котором эффект вытеснения усиливается за счет дополнительной подмагничивающей обмотки 5 с током той же частоты. .Эта обмотка питается от того же источника энергии или какого-либо другого.

Магнитный поток, созданный подмагничивающей обмоткой, индуктирует в жидком металле и стенках канала противо-эдс, которая изменяется от максимального значения в нижней части паза до ничтожно малой величины

в верхней части его, так как верхние слои нагревателя сцепляются с меньшим магнитным потоком. За счет изменения этой противо-эдс и происходит дополнительное вытеснение тока в верхнюю часть паза. Активное сопротивление нагревателя увеличивается. Кроме того, применение подмагничивающей обмотки дает возможность регулирования мощности нагревателя путем изменения тока в подмагничивающей обмотке.

Преимущество такого способа регулирования в том, что изменяя малую мощность подмагничивающей обмотки, можно регулировать значительно большую мощность нагревателя. Действие подмагничивающей обмотки образно можно сравнить с действием управляющей обмотки магнитного усилителя.

Предмет изобретения

1- Электрический нагреватель жидкометаллических теплоносителей, содержащий выполненный из токопроводящего материала и покрытый теплоизоляцией короб с удлиненными боковыми сторонами, токоподводы и

устройство для регулирования мощности нагрева, отличающийся тем, что, с целью повышения к.п.д. и коэффициента мощности нагревателя, устройство для регулирования мощности выполнено в виде одного или нескольких подвижных магнитопроводов, частично охватывающих короб.

2.Нагреватель по п. 1, отличающийся тем, что указанные магнитопроводы частично охватывают короб с противоположных сторон,

чередуясь между собой.

3.Нагреватель по п. I, отличающийся тем, что указанные магнитопроводы снабжены подмагничивающими обмотками.

Приоритет по пп. 2 и 3 исчислять с 3 июня 1965г.

0-S

№

КиНиЯ :,

Фия.З