Электронагреватель текучей среды
Использование: для нагрева преимущественно жидкостей, таких как вода или масло , или при отоплении помещений. Сущность изобретения: содержит оребренный трубчатый нагревательный элемент, кожух ,трубчатуюперегородку, установленную коаксиально этим элементам . Оребрение выполнено в виде кольцевых пластин, а все элементы выполнены с определенными соотношениями размеров. 3 ил.
союз советских социАлистических
РЕСПУБЛИК (51>5 Н 05 В 3/50
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР f 10 З2
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
V Ь (;
О
О (21) 4799847/07 (22) 17.01.90 (46) 07.07.92. Бюл. N. 25 (76) В,Р.Êóçüìèí и Н.И.Галкин (53) 697.273(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N 1474870,,кл. Н 05 В 3/50,,1987.
Патент П Н Р N. С В 5016, кл, Н 05 В 3/02, 1977. (54) ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧЕЙ
СРЕДЫ
Изобретение относится к электронагревателям текучей среды, преимущественно жидкостей, и может быть использовано дпя нагрева теплоносителей, таких как вода или масло, в частности при отоплении помещений.
Известен нагреватель текучей среды, содержащий трубчатый кожух с входным и выходным каналами и трубчатый нагревательный элемент с турбулизирующим оребрением на наружной поверхности, установленный в трубчатом кожухе соосно с ним.
Однако даже устройство обладает недостаточно высокой интенсивностью теплообмена, что вызвано движением теплоносителя вдоль оси трубчатого нагревательного элемента. Кроме того, значительная площадь наружной поверхности кожуха приводит к утечке тепловой энергии теплоносителя в окружающее пространство и к уменьшению температуры на выходе устройства.
Наиболее близким к предлагаемому является мембранный обогреватель для йагрева проточных газов и жидкостей, « Ы„» 1746907 АЗ (57) Использование: для нагрева преимущественно жидкостей, таких как вода или масло, или при отоплении помещений.
Сущность изобретения: содержит оребренный трубчатый нагревательный элемент, кожух, трубчатую перегородку, установленную коаксиально этим элементам. Оребрение,выполнено в виде кольцевых пластин, а все элементы выполнены с определенными соотношениями размеров.
3 ил. состоящий из кожуха с впускным и выпускным патрубками, размещенной внутри него трубчатой перегородки с оребрением, в котором укреплен пакет труб с электронагревательными элементами. Оребрение содержит отверстия для прохода теплоносителя, Концы трубы выведены через ситчатов дно кожуха наружу.
Однако в известном обогревателе интенсивный теплообмен возможен лишь за счет и ринудител ьной циркуляции теплоносителя.
Целью изобретения является повышение интенсивности теплообмена при естественной циркуляции теплоносителя.
Сущность изобретения заключается в том, что оребрение, размещенное между трубчатой перегородкой и нагревателем, выполнено в виде кольцевых пластин, установленных на расстоянии (0,6 — 0,8) диаметра нагревательного элемента, в которых с чередованием диаметральнопротивоположно выполнены отверстия, площадь каждого из которых составляет 0,1-0.15 площади кольца. Пространство между кожухом и трубчатой перегородкой разделено
1746907 дополнительными продольными перегородками на четыре полости, две из которых соединены с патрубками входа и выхода.
При этом отношение диаметра кожуха к диаметру нагревательного элемента составляет (1,5.-2), а отношение диаметра трубчатой перегородки к сумме диаметров кожуха и нагревательного элемента равно (0,440,56).
На фиг.1 показана конструкция нагревателя текучей среды; на фиг.2 и 3 — направление движения теплоносителя в продольном и поперечном сечениях устройства соответственно.
Нагреватель (фиг.1) содержит трубчатый кожух 1 с входным 2 и выходным 3 каналами, выполненными, например, в виде резьбовых штуцеров. Внутри кожуха 1 соосно с ним установлен трубчатый нагревательный элемент 4, в котором размещены термонагреватели 5, например, кварцевого типа, Между кожухом 1 и нагревательным элементом 4 соосно с ним установлена трубчатая перегородка 6. Между кожухом 1 и трубчатой перегородкой 6 вдоль их образующих установлены продольные перегород.ки 7. которые разделяют пространство между кожухом 1 и трубчатой перегородкой
6 на полости А, Б, В и Г.
Нагревательный элемент 4 снабжен турбулизирующим оребрением, выполненным в виде набора плоских кольцевых пластин 8, установленных между нагревательным элементом 4 и трубчатой перегородкой 6 с образованием кольцевых полостей 9. Во всех кольцевых перегородках 8 и в концевых частях трубчатой перегородки выполнены чередующиеся через одно между собой диаметрально противоположные сквозные отверстия 10 для прохождения теплоносителя. Плоские днища
11 и 12 заглушают торцовые части изделия.
Устройство работает следующим образом, Нагреватель устанавливают в систему теплоснабжения, которую заполняют жидким теплоносителем, и подают электрическое напряжение на нагреватели 5. При этом происходит нагрев наружной поверхности нагревательного элемента 4. Холодный теплоноситель с температурой Твх (фиг.2 и 3) поступает через входной канал 2 в нижнюю продольную полость Г, откуда через одно из отверстий на концевой части трубчатой перегородки 6 он попадает в первую кольцевую полость 9 (самая правая на фиг.2). В этой полости теплоноситель разделяется на два потока, которые, обтекая нагревательный элемент 4 справа и слева соответственно, снова соединяются между
40 собой на части этой кольцевой полости, При этом теплоноситель нагревается на температуру Л Т1, Затем теплоноситель из первой кольцевой полости 9 перетекает во вторую через отверстия 10 в кольцевой пластине 8 между этими полостями, расположенное в верхней части устройства, и, обтекая с двух сторон нагревательный элемент 4, переходит из верхней части второй кольцевой полости в нижнюю, где приобретает дополнительное приращение температуры Л Т2.
Из нижней части второй кольцевой полости теплоноситель перетекает в третью кольцевую полость и так далее. При перетекании из полости в полость теплоноситель активно турбулизируется. Из последней кольцевой полости 9 теплоноситель попадает в продольную полость Б. откуда через выходной канал 3 поступает на вход устройства и может быть использован в отопительных радиаторах.
Продольные полости А и В заполнены воздухом и служат для предотвращения утечки тепла от нагревательного элемента 4 и кольцевых полостей в окружающую среду.
При прохождении через п кольцевых полостей теплоноситель приобретает температуру Твв х.
Твых = Твх + ЛТ1+ AT2 +.,+ Л Тп.
При условии, что температура нагревательного элемента значительно выше, чем
Твых, можно приближенно считать, что
ЬТ =ЛТ2= ЛТ =Л T.
Таким образом
Твых =Твх+ и ЛТ
Для достижения практически любых температур на выходе (TBblx) можно использовать типовую конструкцию нагревателя, варьируя п кольцевых полостей 9, при этом приблизительная оценка выходной температуры может быть произведена без сложн ых теплотехнических расчетов.
Формула изобретения
Электронагреватель текучей среды,.содержащий кожух с патрубками входа и выхода текучей среды, внутри которого коаксиально установлены трубчатая перегородка и трубча ый нагревательный элемент, поверхность которого снабжена оребрением с образованием между перегородкой и нагревателем по всей длине спирального канала для прохода нагревательной среды, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности теплообмена, указанное оребрение выполнено в виде кольцевых пластин, установленных друг от друга на расстоянии (0,6-0,8)DH, в которых, 1746907 чередуясь диаметральнопротивоположно, выполнены отверстия, площадь каждого из которых составляет 0,1 — 0,15 площади кольца, пространство между кожухом и трубчатой перегородкой разделено 5 дополнительными продольными перегородками на четыре полости, две из которых соединены с указанными патрубками входа и выхода, при этом ДК/ДН = 1,5-2, ДТ/ДК+ .
ДН = 0,44-0,56, где ДН вЂ” диаметр нагревательного элемента; ДК вЂ” диаметр кожуха;
ДТ вЂ” диаметр трубчатой перегородки, 1746907. Составитель А.Обух
Техред М.Моргентал
Редактор И.Дербак
Корректор Э.Лончакова
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 2407 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5
