Электродный нагреватель
Изобретение относится к энергетике, может быть использовано в системах термостатирования. Задача изобретения - расширение функциональных возможностей нагревателя, т.е. обеспечение возможности использования в нагревателе воды в качестве токопроводящей жидкости с ее уникальными теплофизическими свойствами. Предлагаемый электродный нагреватель содержит нагревательную камеру с теплообменником и фазными электродами, заполненную токопроводящей жидкостью с образованием жидкостного и газового объемов, сообщенную с компенсационной емкостью в нижней части патрубком, а в верхней части патрубком с калиброванной шайбой. В нижней части нагревательной камеры установлены нагревательный элемент и температурное реле, причем нагревательный элемент расположен внутри патрубка, соединяющего нагревательную камеру с компенсационной емкостью. 1 ил.
Изобретение относится к энергетике, может быть использовано в системах термостатирования.
Известен электродный нагреватель по а.с. №879184, кл. F 24 Н 1/20. Он содержит корпус с теплообменником и центральной герметичной камерой, сообщенной с компенсационной емкостью, заполненной промежуточным теплоносителем с образованием жидкостного и газового объемов и снабженной фазовым электродом. Компенсационная емкость выполнена герметично, а теплообменник установлен в газовом объеме центральной камеры.
Недостатком данного нагревателя является нестабильность температуры нагреваемой среды на выходе теплообменника нагревателя при длительной работе нагревателя.
При работе нагревателя из промежуточного теплоносителя, материала электродов и стенок нагревательной камеры выделяются неконденсирующиеся газы, которые скапливаются в верхней части нагревательной камеры и постепенно вытесняют промежуточный теплоноситель из нагревательной камеры в компенсационную емкость, а также препятствуют конденсации пара промежуточного теплоносителя на поверхности теплообменника, что ведет к снижению температуры нагреваемой среды на выходе теплообменника.
Указанный недостаток устранен в электродном нагревателе по а.с. №1408163, кл. F 24 Н 1/20 (прототип). В этом нагревателе нагревательная камера в верхней части сообщена дополнительно с компенсационной емкостью патрубком с калиброванной шайбой, что позволяет удалять неконденсирующиеся газы из нагревательной камеры в процессе работы нагревателя. В этом случае не происходит снижения температуры нагреваемой среды на выходе теплообменника нагревателя при длительной работе. Такой нагреватель имеет ограниченные функциональные возможности, т.к. в нем нельзя использовать в качестве теплоносителя воду, если нагреватель предназначен для эксплуатации при минусовой температуре окружающей среды, хотя вода по своим теплофизическим свойствам является лучшим теплоносителем.
Целью настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей нагревателя.
Указанная цель достигается тем, что в электродном нагревателе, содержащем нагревательную камеру с теплообменником и фазными электродами, заполненную теплопроводящей жидкостью с образованием жидкостного и газового объемов, сообщенную с компенсационной емкостью в нижней части патрубком, а в верхней части патрубком с калиброванной шайбой, в нижней части нагревательной камеры установлены нагревательный элемент и температурное реле, причем нагревательный элемент расположен внутри патрубка, соединяющего нагревательную камеру с компенсационной емкостью.
Установка в нижней части нагревательной камеры нагревательного элемента и температурного реле позволит использовать в нагревателе в качестве токопроводящей жидкости воду, даже если нагреватель предназначен для эксплуатации при минусовой температуре окружающей среды, что расширит функциональные возможности нагревателя, т.к. вода по своим теплофизическим качествам является лучшим теплоносителем.
Проблема сохранения целостности корпуса нагревателя при замерзании в нем воды решена путем выполнения теплоизоляции корпуса нагревателя в верхней части с большим термосопротивлением, чем в нижней и боковых его частях (см. патент РФ №1783254, кл. F 24 H 1/20).
На чертеже изображен предложенный электродный нагреватель.
Он состоит из нагревательной камеры 1 с теплообменником 2 и фазными электродами 3, заполненной токопроводящей жидкостью с образованием жидкостного и газового объемов. Нагревательная камера 1 сообщена с компенсационной емкостью 4 в нижней части патрубком 5, в верхней части - патрубком 6 с калиброванной шайбой 7. В нижней части нагревательной камеры 1 установлены нагревательный элемент 8 и температурное реле 9, причем нагревательный элемент 8 расположен внутри патрубка 5, соединяющего нагревательную камеру 1 с компенсационной емкостью 4.
Нагреватель работает следующим образом.
Если нагреватель находится в среде с минусовой температурой и в качестве токопроводящей жидкости в нем используется вода, то она будет в замороженном состоянии, т.е. в виде льда. Лед является электроизолятором, поэтому при подаче напряжения на фазные электроды 3 между ними электрический ток не пойдет. Нужно подать напряжение питания на нагревательный элемент 8, который будет нагревать и растапливать лед в патрубке 5, а потом и в нагревательной камере 1. Температурное реле 9 настроено на срабатывание при плюсовой температуре, поэтому, когда весь лед растает и вода нагреется до заданной температуры, температурное реле сработает и даст сигнал на включение электропитания на фазные электроды 3. При подаче напряжения на фазные электроды 3 необходимо отключить электропитание нагревательного элемента 8. Электрический ток, проходящий между фазными электродами 3 через токопроводящую жидкость, нагревает ее. Выделяющееся тепло через стенки теплообменника 2 передается нагреваемой среде, протекающей внутри теплообменника 2. Выделяющиеся в процессе работы нагревателя из материала электродов, стенок нагревательной камеры и токопроводящей жидкости неконденсирующиеся газы удаляются через патрубок 6 с калиброванной дюзой 7 в компенсационную емкость 4 и не препятствуют теплопередаче между токопроводящей жидкостью, ее паром и стенкой теплообменника 2.
Если количество тепла, выделяемого между электродами 3, больше количества тепла, потребляемого нагреваемой средой, то в нагревательной камере 1 повышается температура токопроводящей жидкости, растет давление ее пара, которое вытесняет часть жидкости в компенсационную емкость 4. При снижении уровня жидкости между электродами 3 уменьшается их рабочая поверхность и снижается соответственно потребляемая мощность. При определенном уровне жидкости наступает равновесие потребляемой и отдаваемой мощности и нагреватель работает в режиме поддержания заданной температуры. Если прекратится расход нагреваемой среды через теплообменник 2, то давление пара токопроводящей жидкости полностью вытеснит жидкость из нагревательной камеры 1 в компенсационную емкость 4, рабочая поверхность электродов 3 окажется выше токопроводящей жидкости и нагреватель отключится.
Нагревательный элемент 8 расположен внутри патрубка 5 для того, чтобы замерзшая жидкость в первую очередь растаяла в нем и, если будет подано электропитание на фазные электроды 3 без включения расхода нагреваемой среды, то под действием давления пара жидкость из нагревательной камеры 1 могла быть вытесненной в компенсационную емкость 4, что предотвратит аварийную ситуацию.
Таким образом, установка в нижней части нагревательной камеры 1 нагревательного элемента 8 и температурного реле 9 позволяет использовать в нагревателе воду в качестве токопроводящей жидкости, т.е. расширяются функциональные возможности нагревателя.
Формула изобретения
Электродный нагреватель, содержащий нагревательную камеру с теплообменником и фазными электродами, заполненную токопроводящей жидкостью с образованием жидкостного и газового объемов, сообщенную с компенсационной емкостью в нижней части патрубком, а в верхней части патрубком с калиброванной шайбой, отличающийся тем, что в нижней части нагревательной камеры установлены нагревательный элемент и температурное реле, причем нагревательный элемент расположен внутри патрубка, соединяющего нагревательную камеру с компенсационной емкостью.
РИСУНКИРисунок 1
