Электронагреватель текучей среды

 

Изобретение относится к системам термостатирования теплонагруженного электрофизического оборудования. Целью изобретения является увеличение интенсивности теплообмена. В устройстве на поверхности трубчатого нагревательного элемента расположены турбулизирующие кольца с шагом, составляющим 4-8 их высоты. При этом высота колец составляет 0,05-0,3 зазора от наружной стенки нагревательного элемента до внутренней поверхности цилиндрического кожуха. Нагреваемая среда, проходя в указанном зазоре, турбулизируется, что позволяет снизить инерционность нагревателя и увеличить интенсивность теплообмена. 2 ил.

„„Я0„„1474870 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 05 В 3/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ напряжения, На поверхности трубчатого нагревательного элемента 1 находятся турбулизирующие кольца 5, расположенные с шагом S составляющим

4-8 кк высоты h, а высота колец составляет 0,05-0,3 расстояния 0 от на.ружной стенки нагревательного элемента до внутренней поверхности цилиндрического кожуха.

Электронагреватель работает следующим образом.

Холодный теплоносител, температу- . ра которого может колебаться в пределах +.2 С, поступает в патрубки 3 для подвода жидкости проходит по каУ

Ъ налам, образованным нагревательными элементами 1 и элементами кожуха 2, подогревается в этих каналах sa счет тепла, отдаваемого ТЭНом, и че" рез патрубки 4 для отвода жидкости удаляется из нагревателя. Питающее

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4207427/24-07 (22) 11.03.87 (46) 23.04.89. Бюл. № 15 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Института проблем машиностроения АН УССР (72) B ° Г.Павловский, Н.Г.Ганжа, А.В.Быков, В.И.Пономаренко, В.Н.Матлахов, А.И.Давиденко, Н.П.Панасюк, Г.В.Кошман, Е.Д.Хрипливец и В.Е.Минец (53) 621.365.49 (088.8) (56) Альтгаузен А.П.и др. Низкотемпературный электронагрев. — И.: Энергия, 1978, с.. 125-127.

Авторское свидетельство СССР

М 613528, кл. H 05 В 3/40, 1974. (54) ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ

Изобретение относится к электрическим нагревателям текучей среды, преимущественно жидкостей, и может быть использовано в системах точного термостатирования, Целью изобретения является повышение интенсивности теплообмена.

На фиг.1 показан нагревательный элемент с кольцами, расположенным внутри кожуха; на фиг. 2 — вариант нагревателя, общий вид.

Электронагреватель текучей среды, преимущественно жидкости, содержит один или несколько трубчатых нагревательных элементов 1, каждый из ко торых заключен в отдельный кожух 2, соединенный патрубками 3 и 4 еоответственно для подвода и отвода жидкости, движущейся внутри кожуха вдоль нагревательного элемента, и токовводы для подключения питающего (57) Изобретение относится к системам термостатирования теплонагруженного электрофизического оборудования.

Целью изобретения является повышение интенсивности теплообмена. В устройстве на.поверхности трубчатого наг ревательного элемента расположены турбулизирующие кольца с шагом, составляющим 4-8 их высоты. При этом высота колец составляет 0,05-0,3 зазора от наружной стенки нагревательного элемента до внутренней поверхности цилиндрического кожуха. Нагреваемая среда, проходя в указанном зазоре, турбулизируется, что позволяет снизить инерционность нагревателя и увеличить интенсивность теплообмена. 2 ил.

14748 напряжение на ТЭНы подается через токовводы. В процессе работы температура жидкости на выходе из нагревателя поддерживается постоянной за счет изменения во времени электрической мощности на трубчатых электронагревателях. Точность статирования выходной температуры жидкости во многом определяется тепловой инерцион- 10 ностью нагревателя.

Уменьшение тепловой инерционности в предлагаемом. электронагревателе жидкости осуществляется следующим образом. В исследуемом диапазоне изменения расхода имеет место переходный режим течения в каналах устройства, образованных ТЭНом и кожухом.

Течение же в области перехода характеризуется наличием относительно 20 толстых пристеночных слоев, в которых сосредоточено основное термическое сопротивление потоку тепла от нагревательного элемента к жидкости и срабатывается основная доля темпе- 25 ратурного напора между стенкой ТЭНа с осью канала. Поэтому для достижения заметных эффектов снижения тепловой инерционности за счет применения турбулизирующих колец необходимо 30 использовать кольца сравнительно

1 большой высоты, соизмеримой с толщиной рассмотренного пристеночного слоя. Эта высота должна быть существенно больше высоты турбулизирующих колец, используемых в кольцевых каналах для интенсификации теплообмена при развитом турбулентном течении, в пределах 0,05-0,3 расстояния от наружной стенки нагревательного элемента до внутренней поверхности цилиндрического кожуха.

Существенным образом влияет на тепловую инерционность нагревателя 45 и взаимное расположение турбулизирующих колец. При частом расположении турбулизирующих колец (S/h 4) в промежутках между ними возникают неравномерные температурные распределения и застойные зоны, в результате чего заметно ухудшается обмен импульсом и энергией между пристеночным слоем, расположенным вблизи поверхности ТЭНа, и основным потоком нагреваемой жидкости, Это приводит к сниженин интенсивности теплообмена между трубчатым электронагревателем и жидким теплоносителем

4 и к возрастанию тепловой инерционности нагревателя, Более редкое расположение турбулизирующих колец (S/и 8) способствует тому, что турбулентные пульсации, возникающие в результате отрыва потока с вершин колец, успевают заметно затухать на пути от одной вершины к другой, снижая при этом интенсивность теплообмена и увеличивая тепловую инерционность нагревателя.

Наиболее оптимальным для снижения тепловой инерционности нагревателя является расположение турбулизирующих колец с шагом, составляющим

4-8 их высоты, когда турбулентные пульсации скорости и температуры, возникающие при периодическом разрушении вихревых структур, переносятся основным потоком жидкости близко к поверхности ТЭНа, существенно увеличивая теплоотдачу от ТЭНа к жидкости и уменьшая тепловую инерционность электронагревателя, Таким образом, найболее оптимальным для уменьшения тепловой инерционности нагревателя является использование турбулизирующих колец высотой 0,050,3 расстояния от наружной стенки нагревательного элемента до внутренней поверхности цилиндрического кожуха и шагом, составляющим 4-8 их высоты

Использование предлагаемого электронагревателя способствует более эффективной работе системы термостатирования; в состав которой вха" дит данный нагреватель жидкости.

Формула и з обретения

Электронагреватель текучей среды, содержащий трубчатый нагревательный элемент с оребрением на наружной поверхности, установленный в трубчатом кожухе соосно с ним, кожух снабжен патрубком выхода нагреваемой среды и патрубком входа, присоединенным к одному из его концов, о т— л и ч а ю шийся тем, что,, с целью повышения интенсивности теплообмена, оребрение выполнено в виде колец, установленных с шагом, составляющим 4-8 их высоты, которая при этом составляет О, 05-0, 3 зазора от наружной стенки нагревательного элемента до внутренней поверхности трубчатого кожуха, а патрубок выхода присоединен к другому концу кожуха.

1474870

Составитель О.Ц1едрина

Техред M.Ходанич Корректор Л.Патай

Редактор И.Шмакова

Заказ 1914/58 Тифаж 771 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета о изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101