Индукционный нагреватель текучей среды

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повышение эффективности нагрева химически чистых сред. В индукционном нагревателе текучей среды теплоотдающий элемент выполнен в виде герметично закрытой по торцам трубки, выполненной из монокристалла, например сапфира, к внутренней поверхности которой прилегают два телескопически связанных цилиндра. Особенности их выполнения и сопряжения позволяют получить эффективный разогрев теплоотдающего элемента4 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 05 В 6/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4660478/07 (22) 09.03.89 (46) 07.11.91. Бюл. М 41 (72) А. С. Брайнес, В. Ф. Заболотное, В. B.

Калачев, И. В, Алябьев и В. С. Папков (53) 621.365,512(088.8) (56) Заявка Франции %2342619, кл. Н 05 В

5/02, 1977.

Патент США ЬЬ 4145597, кл. Н 05 В 5/08, 1980.

r (54)ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ

Изобретение относится к индукционным нагревателям текучей среды и может быть использовано для нагрева химически чистых сред в различных технологических процессах.

Цель изобретения — повышение эффективности нагрева химически чистых сред.

На фиг. 1 и 2 представлен общий вид нагревательного элемента (в разрезе); на фиг. 3, 4, 5 и 6- соответственно поперечньге разрезы А-А, Б-Б,  — В и à — Г на фиг. 1.

Теплоотда ющий элемент индукционных проточных нагревательных устройств содержит нагревательный узел, выполненный в виде полого цилиндра 1, в продольном направлении которого выполнен разрез 2, и внутреннего цилиндра 3, вставленного телескопически, плотно прилегающих друг к другу. Во внутреннем цилиндре 3 также выполнен сквозной разрез 4 (см. фиг. 6), который, по отношению к разрезу 2, смещен по окружности диаметрально противополож„„5U 1690227 А1 (57) Изобретение относится к электротехни- ке. Целью изобретения является повышение эффективности нагрева химически чистых сред, В индукционном нагревателе текучей среды теплоотдающий элемент выполнен в виде герметично закрытой по торцам трубки, выполненной из монокристалла, например сапфира, к внутренней поверхности которой прилегают два телескопически связанных цилиндра. Особенности их выполнения и сопряжения позволяют получить эффективный разогрев теплоотдающего элемента, 6 ил. но, и оба цилиндра образуют в поперечных сечениях замкнутые контуры. Внутренний цилиндр 3 выполнен короче и размещен симметрично относительно концов цилиндра 1, при этом на неперекрытых участках цилиндра 1 (на концевых частях) поперечные сечения имеют незамкнутый контур (см. фиг. 5). Полый цилиндр 1 плотно прилегает Qi к внутренней поверхности герметичной 0 трубки, выполненной из химически стойкого С) монокристалла (сапфира) и состоящей из р цилиндрического участка 5 и доньев 6 и 7, относительно торцов которых цилиндры 1, 3 установлены с зазорами 8 и 9. Трубка заполняется инертным газом для предотвращения окисления. Теплоотдающий элемент размещен в корпусе 10 с герметичными а крышками 11, 12, охвачен индуктором 13 и снабжен патрубками входа 14 и выхода 15 текучей среды, Теплоотдающий элемент, установлен ный в нагревательной индукционной уста1690227 новке, работает следующим образом, При воздействии переменного электромагнитного поля, создаваемого индуктором, в цилиндрах, выполненных из электропро-, водного материала. например молибдена, индуктируются электродвижущие силы, которые и вызывают .электрические токи.

Плотность этих токов является переменной по длине цилиндров и минимальна в концевых частях. В соответствии с этим изменяется и тепловыделение под воздействием индуктированных токов, мощность которых концентрируется в поверхностных слоях полого цилиндра, соприкасающегося с внутренней стенкой трубки. При разогреве цилиндров увеличивается их удельное сопротивление, что повышает энергоотдачу.

Несмотря на то, что коэффициент линейного расширения молибдена больше коэффициента линейного расширения сапфира, при разогреве не происходит увеличения силового воздействия на стенки трубки,.обусловленного термическими деформациями, компенсация которых обеспечивается изменением ширины сквозных разрезов в цилиндрах. Однако при этом сохраняется плотное прилегание между стенками цилиндров и трубки. Вместе с этим зазоры 8 и 9 предохраняют их от силового взаимодействия при разогреве. Кроме того, уменьшенное тепловыделение в концевых частях снижает термическое воздействие на элементы конструкции,. и редназначенные для крепления теплоотдающих элементов в корпусе нагревательной установки. Тепло, выделенное в цилиндрах посредством теплопроводности, передается к наружной поверхности трубки,, котррая омывается проточной средой и нагревается в режиме конвективного теплообмена.

Выполнение теплоотдающего элемента в виде полых цилиндров с упругими стенками, плотно прилегающими к стенкам герМетичной трубки, заполненной инертным газом — аргоном, на всех режимах работы нагревательной установки дает более высокую эффективность нагрева в широком диапазоне температур, которая у трубок может достигать 1200 — 1400 С за счет увеличения

5 теплоотдачи, получаемой при непосредстенном контакте нагревающей поверхности и трубки. При этом стенки трубки нагружены минимальным силовым воздействием, а нейтральный газ — аргон в полости

10 ее предохраняет. цилиндры от окисления, что обеспечивает длительный ресурс и надежность теплоотдающего элемента, Использование сапфира в качестве материала для трубки, как показали проведенные экс15 перименты, позволяет сохранять исходную химическую чистоту нагреваемой среды при высоких температурах.

Таким образом, использование предлагаемого нагревателя позволяет решить

20 сложнуютехническую проблему повышения эффективности нагрева проточных сред в широком диапазоне температур в условиях сохранения ее исходной химической чистоты.

25 Формула изобретения

Индукционный нагреватель текучей среды, содержащий охваченный индукционной катушкой корпус с патрубками входа и выхода среды и установленный по его оси

30 трубчатый теплоотдающий элемент, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности нагрева химически чистых сред, теплоотдающий элемент выполнен в виде герметично закрытой по торцам трубки

35 из химически стойкого монокристалла, к внутренней поверхности которой с зазором от ее торцов прилегает нагревательный узел, выполненный в виде телескопически связанных упругих цилиндров из электро40 проводного материала с разрезами по образующим, при этом разрезы цилиндров расположены в диаметрально противопо-, ложных направлениях, а длина внутреннего цилиндра выбрана меньше длины наружно45 го, 1690227

P S Фг4

44г.5 1 у„ g

° Ф

Составитель О.Щедрина

Техред М.Моргентал Корректор С. Шевкун

Редактор Е.Хорина

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

Заказ 3828 Тираж. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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