Электронагревательное устройство для нагрева потока газа Советский патент 1982 года по МПК H05B3/42 F24H3/04 

(54) ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА ПОТОКА ГАЗА Изобретение относится к электротер- мии и может быть использовано для высо котемпературного нагрева газа (возоуха) в металлургических и химико-термических Процессах в атомной энергетике, при проведении исследований по созданию авиационной и ракетной техники и т. ц. Известно электронагревательное устройство для нагрева газа, содержащее корпус, внутри которого перпендикулярно направлению потока газа, установлены ряды резистивных электронагревателей f Недостатком этой конструкции является невысокая интенсивность теплоотдачи.; Поскольку при невысокой интенсивности теплоотдачи между нагревателем и газом устанавливается весьма существенный температурный перепад, то ограничение температуры нагревателя (предельно допустимое значение) не позволяет использовать эту конструкцию для нагрева газа более 6ОО С. Кроме того, при конвективном теплосъеме неизбежны появления аэроцинамически затененных участков нагре вателя, что снижает надежность работы устройства. В связи с этим габариты этого электронагревательного устройства определяются не только конструктивными размерами нагревателя и их размещением, но и условиями раздачи газового потока, что не позволяет существенно снижать габариты, поскольку это, как правило, приводит к увеличению неравномерности газового потока по сечению электронагревательного устройства. Известны электронагревательные устройства для нагрева потока газа, в которых внутри корпуса перпендикулярно на- правлению потока газа с перекрытием сечения корпуса установлен набор резнстивных электронагревателей из пористого токопрслводящего материала, например металлизированного волокна, и чередующиеся с ними и установленные эквидистантноПористые теплопроводные элементы, в которых происходит выравнивание температуры . Недостатком известной конструкции является невозможность подбора электро- провоаиого маториала с равномерной пористостью. Неравномерная пористость приводит к появлению локальных перегревов. При этом следует отметить, что в местах с меньшей пористостью происходит увеличение выделяемой мощности (на единицу объема) и уменьшение теплосъема за счет локального уменьшения расхода газа. Наличие локальных перегревов обуславливает необходимость ориенги-роваться на наиболее горячие места нагревателя при разработке устройств, что ограничивает температуру нагрева газа. Кроме того, пористые материалы обладают, как правило, небольшим удельным электрическим сопротивлением и для вклю чения такого нагревателя Ё сеть требуется либо дополнительное сопротивление, либо трансформатор, что во многих случаях приводит к уменьшению эффективное- ти установок, к увеличению их габаритов, к неудобствам в эксплуатации. Цель изобретения - повышение, надежности устройства и упрощение его эксплуатации. Цель достигается тем, что теплопроводные элементы установлены с зазором от электронагревателей и выполнены из материала Ь высокой степенью черноты например пористого молибдена. При этом повышается надёжность работы устройства, упрощается его эксплуа тация, а путем подбора материалов нагре вателя и теплопроводного элемента повысится температурный предел нагрева газа На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Устройство для нагрева газа содержит корпус 1, внутри которого установлен набор резистивных нагревателей 2 в виде зигзагообразного пруткового элемента из металла, например вольфрама, перпендикулярно к направлению потока газа. Между рядами нагревателей 2 установлены пористые теплопроводные элементы (экраны ) 3, которые установлены с перекрытием всего сечения корпуса 1 и выполнены из материала с высокой теплопроводностью и степенью черноты, например пористого молибдена, что позволя ет поддерживать температуру теплопровод ных элементов, достаточно близкой к температуре нагревателей 2. Устройство работает следующим образом. С помощью побудителя расхода, напри мер вентилятором, подают поток газа через устройство и включают нагреватели 4 (2), которые создают интенсивную теплоотдачу излучением на элементы 3, Передача тепла на элементы 3 не зависит от аэродинамических условий, т. е. от неравномерности скорости газа по сечению корпуса 1. При локальном уменьшении скорости увеличивается (локально) тепловой поток от нагревателя 2 к элементу 3, что приводит к выравниванию температуры элемента 3. Воздух, проходя через пористые элементы 3, нагревается путем конвектив;ной теплоотдачи во внутренних каналах (порах) элементов 3, При этом реализуется принцип пористого нагрева, который позволяет поддерживать температуру газа, достаточно близкой к температуре пористого элемента 3, нагретого излучением высокотемпературного нагревателя 2.. Кроме того, высокая теплопроводность материала пористых элементов, обеспечивает отток тепла от мест с пониженными скоростями газа. При нагреве газа до температура нагревателей не превышает ИОсРс,которая является допустимой одя традиционно применяемых сплавов сопротивления (нихрома и т. д.). При нагреве инертных газов температура значительно повышается за счет подбора материалоь нагревателей (молибден, вольфрам и т. д.) и материалов теплопроводных элементов (пористые металлы, пористая металлокерамика и т. ц.). Формула изобретения Электронагревательное устройство оля нагрева потока газа, содержащее корпус внутри которого перпендикулярно направлению потока газа установлен набор из электронагревателей и чередующихся с ними установленных эквидистантно и с перекрытием сечения корпуса пористых теплопровооных элементов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства и упрощения эксппуатации, теплопроводные элементы установлены с зазором от электронагревателей и выполнены из материала с высокой степенью черноты, например пористого молибцена. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Электротермическое оборудование. Справочник. 1967, с. 199. 2.Заявка Франции N 2184039, кл. Н 05 В 3/40, 1974.

i/z.f

У.

-А

/

IE/