Нагреватель прямого электронагрева Советский патент 1980 года по МПК H05B3/60 

(54) НАГРЕВАТЕЛЬ ПРЯМОГО ЭЛЕКТРОНАГРЕВА

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к нагревателям, предназначенным для разогрева жидкометаллических теплоносителей прямым пропусканием тока через них до 800°С 5 и вьпие.

Известны нагреватели прямого нагрева, состоящие из токоподводов и приваренных к проводников в виде трубы, в которых нагрев осуществляется за О счет пропускания тока непосредственно по жидкому металлу 1.

Внутри токоподводов выполнена по лость для подвода охлаждающей воды. При длине токоподводов 0,5-0,6 м, раз-15 мещенных в слое теплоизоляционного материала, создаются условия для их перегрева. При плотности тока в токоподводе, равной О,4-0,5 А/мм, выделяемая электрическая мощность в каж- 20 дом токоподводе составляет 2,5-5 кВт. Температура при Этом может достигнуть величины, превышающей температуру плавления материала токоподвода.

Чтобы снизить температуру на токо- 25 подводах, необходимо срздать дополнительное охлаждение или уменьшить электрическую мощность путем снижения электрического сопротивления на длине нагреваамой части токоподводов. Одна- 30

ко дополнительное охлаждение увеличивает тепловые потери, что снижает КПД нагревателя, а снижение электрического сопротивления требует увеличения сечения токоподводов. Их конструкция становится громоздкой, усложняется, увеличивается вес.

Известна также электропечь с нагревателем прямого электронагрева, содержащим нагревательный элемент, выполненный в виде спиральной полбй трубг ки, заполненной жидким металлом, и охлаждаемые токоподводы, выполненные в виде токопбдводящей пластины и связанные с нагревательным элементом через соединительный элемент с полостью, заполненной указанным металлом 2.

Однако этот нагреватель не омывается жидким металлом, алишь смачивается и не участвует в принудительном теплообмене.

Целью изобретения является увеличение КПД нагревателя.

Поставленная цель достигается тем, что соединительный элемент выполнен петлеобразной формы и размещен в торцовом участке токоподводящей пластины, сопрягаемом с нагревательным элементом.

Ha фиг. 1 показан нагреватель, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Нагреватель имеет полую трубку 1, по которой протекает теплоноситель, и токоподводы 2, внутри которых выполнена полость 3 петлеобразной формы, разделенная на два канала пёрего родкой 4. К нагревателю подходит трубопровод 5 контура. Токоподводы проходят через общую изоляцию 6 и охлаждаются водой.

Токоподвод состоит из двух разнородных материалов (снаружи - нержавеющая жаропрочная стальj внутри, - жидкрметаллический теплоноситель), имеющих различные удельные электрические сопротивления. Разность в электрических сопротивлениях токоподвода и жидкого металла создает условия, при которых мощности, выделяемое в этих разнородных участках, различны. Это приводит к тому, что тепловой поток может быть направлен от наружной стенкл внутрь жидкого мёгаллГЙ или наоборот. В том случае, если электрическое сопротивление стенки токоподвода меньше электрического сопротивления жидкого металла, ток, электрическая мощность, а следовательно, и температура на стенке выше, чем в жидком металле. Поэтому тепловая мощность, выделяемая в стенке, кроме потерь в окружающую среду расходуется на подогрев жидкого металла, циркулирующего в контуре, а тёмпёр1ат: ра н а стенке снижается до температуры теплоносителя, омывающего внутреннюю полость токоподвода.

При распределении электрических сопротивле11ий в обратй 5| 1Шрйд1се температура на стенке ниже температура жидкого металла, а тестовой поток на( Лравлен от жидкого метаиша ек стенкам токоподвода. В стагичёсйбм режиме такое распределение температуры создает условия, при кбтбрых жидкий металл не охлаждаёт, а подЬг евает стенки токододБОда. Однако при циркуляции жидкого металла электрическая мощность, выделяемая в нем, п,ере,цается во контур, а во внутреннюю полость токоподвода поступает подогреваемый жидкий металл, ийеющий более низкую температуру по сравнению с

734897

температурой на стенке, которая и является определяющей для токоподводов.

Условия теплообмена, создаваемое в токоподводах предлагаемой конструкции, псУзволяют выбирать толщину стенки токоподвода, исходя только лишь из конструктивных соображений. Сокращение толщины стенки до минимума приводит к увеличению электрического сопротивления всего токоподвода, увеличению выделяемой в нем электрической

0 мощности, но не температуры, которая остается для каждого токоподвода noi- стоянной и определяется температурой теплоносителя, поступающего в него.

Электрическая мощность, выделяе5мая в токоподводах, является полезной, т. к. она расходуется на подогрев теп лоносителя;, повышает его КПД.

Возможность уменьшения сечения приводит к снижению тепловых потерь

0 на ходу, охлаждающую медные шины, и сокращению тепловых потерь с поверхнрс.ти токоподвода в окружающую среду. Сокращение тепловых потерь и повьвиение КПД делают токоподводы предлагаемой конструкции более экономичными

5 в эксплуатации, а уменьшение габаритных размеров и веса упрощает их конструкцию и изготовление, а также экономит материалы.

Формула изобретения

0

Нагреватель прямого электройагрева, содержащий нагревательный элемент, выполненный в виде пЬлой трубки, заполненной жидким металлом, и охлаждаемые токоподводы, выполненные например в виде токопроводящей пластины и связанные с ним через соединительный элемент с полостью, заполненной указанным металлом, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД срединительНый элемент выполнен петлеобразной форкы и размещен в торцрвом участке токопроводящей пластины, сопрягаемом с нагревательным элементом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР 131423, кл. Н 05 В 3/60, I960.