Способ нагрева снизу снаружи тонкостенной цилиндрической емкости, установленной вертикально

Изобретение относится к области теплотехники, к технологии нагрева жидких и др. субстанций, размещенных внутри цилиндрических неподвижных емкостей. Емкость выполняют из нержавеющей стали, содержащей хром, а на поверхность днища направляют электромагнитное излучение спирали инфракрасной зеркальной электролампы типа ИКЗ и отраженное от днища, а также от конического отражателя, коаксиального днищу емкости, с возможностью управления мощностью излучения лампы посредством регулятора напряжения ее питания. Вокруг лампы коаксиально ей по кругу, в форме многолучевой звезды, на периферии относительно нее размещают одинаковые с ней лампы, подключая их электрически параллельно к выходу регулятора напряжения, а коническим отражателем охватывают все периферийные лампы, относительно центральной, при этом регулятор напряжения размещают неподвижно внутри корпуса нагревателя. Способ позволяет существенно расширить функциональные возможности нагрева, повысить надежность и долговечность нагревающего устройства, реализующего способ. 10 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области теплотехники, непосредственно к технологии нагрева жидких, полужидких или твердых субстанций, размещенных внутри цилиндрических неподвижных емкостей с плоским днищем, посредством их нагрева снизу, со стороны днища, снаружи.

Изобретение может быть использовано, например, для разогрева пищи или приготовления горячей пищи в емкостях типа сковорода, чаша, чайник или кастрюля, а также для разогрева термопластичных смол до жидкого состояния, например битума.

1. Уровень техники

Известны способы нагрева цилиндрических вращающихся емкостей изнутри путем непрерывной подачи в их внутреннюю полость перегретого пара с одновременным сливом конденсата [1, 2, 3, 4]. Главным их недостатком является высокая энергоемкость из-за малого коэффициента теплопередачи между паром и внутренней поверхностью при конвективном теплообмене.

Известны способы нагрева цилиндрических вращающихся емкостей изнутри путем подачи в их внутреннюю полость продуктов сгорания жидкого или газообразного топлива, в том числе сжигая газовые смеси внутри емкостей [5, 6, 7, 8, 9, 10]. Основные недостатки: высокая энергоемкость из-за малого коэффициента теплопередачи между газом и внутренней поверхностью СЦ (СБ) при конвективном теплообмене; большая трудоемкость в реализации из-за необходимости установки и обслуживания дымоотводов.

Известен способ нагрева аналогичных емкостей встроенным внутрь и вращающимся трансформатором [11]. Недостатками данного способа являются низкая энергоемкость из-за больших трансформаторных потерь электроэнергии и сложность реализации.

Известны способы нагрева вращающихся цилиндрических емкостей изнутри токами высокой частоты [12, 13, 14, 15]. Основными недостатками являются чрезмерная энергоемкость, сложность реализации и ограниченные функциональные возможности.

Известны способы контактного электрического нагрева цилиндрической стенки вращающейся цилиндрической емкости [16, 17]. Основные недостатки: сложность. реализации (изготовления, монтажа и замены электрического нагревателя) и высокая энергоемкость.

Известны способы нагрева цилиндрической стенки вращающейся емкости изнутри посредством направленного электромагнитного излучения (ЭМИ) инфракрасного спектра (далее по тексту - ИКИ (инфракрасное излучение) линейными излучателями ограниченной длины [18, 19, 20, 21]. Основными недостатками является сложность реализации из-за необходимости изготовления, монтажа и настройки отдельных отражателей на каждый отдельный излучатель, для создания ИКИ, направленного на внутреннюю цилиндрическую поверхность.

Известен способ нагрева цилиндрической стенки вращающейся емкости изнутри точечными, по сравнению с размерами самой емкости, источниками направленного ИКИ (НИКИ) [22]. Этими излучателями являются электрические, зеркальные, инфракрасные лампы накаливания, которые выпускаются отечественной и зарубежной промышленностью. Внутренняя поверхность колбы такой лампы снабжена зеркальным отражателем, направляющим всю энергию ИКИ спирали вдоль оси лампы, в направлении, противоположном ее цоколю. В данном способе, эти лампы посредством термостойких керамических патронов неподвижно закрепляют на плоских гранях неподвижного короба, а короб устанавливаю неподвижно внутри емкости, коаксиально ее внутренней цилиндрической поверхности. Причем так, что НИКИ каждого точечного источника направлено радиально к внутренней поверхности емкости. Данный способ позволяет устранить большинство недостатков конвективного нагрева, трансформаторного нагрева и нагрева посредством НИКИ от линейных излучателей ограниченной длины.

Недостатками данного способа являются высокая конструктивная и технологическая сложность реализации, недостаточная надежность и долговечность работы электрической системы (электропроводка, патроны и большое число электрических контактов) внутри емкости, а также избыточная энергоемкость.

Главным недостатком всех вышеперечисленных способов нагрева является то, что их реализация функционально не позволяет обеспечить нагрев плоского круглого днища неподвижной цилиндрической емкости.

Известен способ нагрева плоского днища емкости прилегающей к нему одной стороной плоской поверхностью нагревателя, выполненного в форме плоского кольцевого ТЭНа [23].

В данном способе, плоский кольцевой ТЭН размещают горизонтально и неподвижно в фокальной плоскости неподвижного сферического отражателя. На верхнюю поверхность (плоскость) ТЭНа устанавливают плоскую поверхность днища нагреваемой емкости. При подключении кольцевого ТЭНа к электросети его нагревающий элемент (спираль) раскаляется, нагревая весь его плоский корпус вместе с электроизоляционным материалом внутри посредством теплопроводности. Передача тепловой энергии от верхней плоскости (поверхности) этого нагревателя прилегающей к ней поверхности емкости осуществляется посредством теплопроводности и тепловой конвекции по всей площади их контакта.

Тепловое излучение нагретой нижней поверхности кольцевого ТЭНа отражается сферическим отражателем и фокусируется им на плоскую поверхность емкости по центру круглого отверстия кольцевого ТЭНа. Это излучение, по сути, является высокочастотным электромагнитным излучением нагретой поверхности, поскольку наружные поверхности ТЭНов нагреваются до 600-700°С.

Данное техническое решение функционально может быть использовано для нагрева поверхности круглого плоского днища неподвижной тонкостенной цилиндрической емкости, установленной вертикально.

Основными недостатками данного технического решения являются:

1. Высокая энергоемкость способа нагрева (прототипа) обусловлена большими потерями энергии на нагрев днища емкости.

2. Конструктивно-технологическая сложность реализации способа нагрева (прототипа) обусловлена большим числом неунифицированных деталей, нужных для устройства нагрева снаружи поверхности круглого плоского днища неподвижной цилиндрической емкости.

3. Низкая надежность и долговечность способа нагрева (прототипа) обусловлена, с одной стороны, наличием большого числа неунифицированных элементов в реализующем его устройстве, а с другой стороны, необходимостью их тщательной подгонки и проверки.

2. Наиболее близким техническим решением к заявляемому предлагаемому изобретению (прототипу) является способ нагрева снаружи поверхности круглого плоского днища неподвижной тонкостенной цилиндрической емкости, установленной вертикально [24]. На днище, снаружи направляют излучение инфракрасной зеркальной электрической лампы типа ИКЗ.

В данном техническом решении излучение, нагревающее днище снаружи, задают спектром теплового излучения, в основном максимальными частотами инфракрасного излучения. Для этого используется электрическая инфракрасная зеркальная лампа накаливания модели ИКЗ, в которой отражатель внутри колбы направленно фокусирует всю энергию излучения раскаленной спирали вдоль оси лампы [25]. Лампу располагают под днищем коаксиально емкости колбой к нагреваемой поверхности днища. Отраженное от этой поверхности излучение возвращают на нее по всему ее периметру посредством кольцевого конического отражателя, неподвижно установленного вокруг колбы лампы с охватом днища емкости, при этом всю емкость или ее днище выполняют из нержавеющей стали, содержащей хром и никель. Лампу подключают к электрической сети посредством внешнего, относительно нагревателя, регулятора напряжения питания лампы.

Преимуществами прототипа перед аналогами являются меньший расход электрической энергии на нагрев днища по сравнению с аналогами, экологическая чистота и возможность управления нагревом посредством изменения напряжения питания лампы одним из известных регулятором (транзисторным, тиристорным или динисторным) типа «напряжение-температура».

Из патентно-информационных исследований известно также, что максимальной мощностью теплового излучения из типового ряда ламп ИКЗ (ИКЗ-175-1, ИКЗ-250 и ИКЗ-500) обладают электролампы ИКЗ-500 с номинальной электрической мощностью 500 Вт [25]. Все эти лампы имеют одинаковую цветовую температуру спиралей 2500°К и идентичное распределение относительной спектральной плотности излучения по длинам волн. При этом ⌀ колбы ИКЗ-500 составляет 134 мм, ⌀ цоколя 40 мм (с резьбой Е40), а диаметры колб ИКЗ-175-1 и ИКЗ-250 112 мм и 127 мм соответственно. Эти лампы имеют одинаковые размеры цоколя с резьбой Е27.

В основные цели предлагаемого изобретения (по сравнению с прототипом) входит получение следующего технического результата: расширение функциональных возможностей.

3. Причины, препятствующие получению технического результата

Основной причиной, препятствующей эффективному использованию известного способа (прототипа) являются малые, недостаточные функциональные возможности, обусловленные малыми размерами ламп и соразмерных с ними емкостей.

На самом деле, максимальный ⌀ у ламп ИКЗ-500 составляет 134 мм. Это размер чайного блюдца. Диаметры ламп ИКЗ-175 и ИКЗ-250 еще меньше. Таким образом, при известных размерах ламп, их использование для эффективного нагрева емкостей ограничено размерами емкостей по диаметру от 120 до 140 мм.

Это - существенное ограничение функциональных возможностей, поскольку типовые размеры цилиндрических емкостей, например кастрюль, сковород, чайников или кофейников, значительно больше. При этом увеличение диаметра отражателя (в прототипе), при одной единственной инфракрасной зеркальной лампе, приводит к ухудшению теплообмена, и мощности лампы недостаточно для нагрева жидкости в емкости даже до 50°С.

4. Признаки прототипа, совпадающие с заявляемым предлагаемым изобретением

Способ нагрева снизу снаружи тонкостенной цилиндрической емкости, установленной вертикально, в котором емкость выполняют из нержавеющей стали, содержащей хром, а на поверхность днища направляют электромагнитное излучение спирали инфракрасной зеркальной электролампы типа ИКЗ и отраженное от днища, а также от конического отражателя, коаксиального днищу емкости, с возможностью управления мощностью излучения лампы посредством регулятора напряжения ее питания.

5. Задачей предлагаемого изобретения является следующий технический результат.

5.1. Существенное расширение функциональных возможностей.

6. Эти технические результаты в заявляемом способе нагрева достигаются тем, что вокруг лампы, геометрически параллельное, с равномерным зазором, коаксиально ей по кругу, в форме многолучевой звезды, на периферии относительно нее размещают одинаковые с ней или подобные ей лампы, подключая их электрически параллельно к выходу регулятора напряжения, а коническим отражателем охватывают все периферийные, относительно центральной, лампы, при этом регулятор напряжения размещают неподвижно внутри корпуса нагревателя.

7. Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез схемы устройства, реализующего заявляемый способ. На фиг.2 представлен поперечный разрез Е-Е на уровне колб ламп этой схемы, показывающий схему расположения ламп в плоскости (вид сверху ламп). На фиг.3 представлен поперечный разрез Д-Д на уровне оснований колб (вид сверху), а на фиг.4 - схема электрически параллельного соединения ламп в общем их основании - вид Б (сверху), внутри корпуса устройства. На фиг.5 - схема электрически параллельного соединения ламп в общем их основании - вид В (снизу), внутри корпуса устройства. На фиг.6 представлена схема электрически параллельного подключения ламп к выходу регулятора напряжения. На фиг.7 схематично показаны электрические соединения цоколя каждой лампы. На фиг.8 показана схема нагрева емкости, установленной в отражателе. На фиг.9 показан общий вид нагревающего, согласно способу, устройства с нагреваемой емкостью, а на фиг.10 - схема подвода электропитания на вход регулятора напряжения.

На фиг.1-10 и в тексте буквами обозначено:

d - номинальный диаметр колбы ламп ИКЗ (фиг.2);

D - максимальный диаметр потока инфракрасного излучения ламп ИКЗ (фиг.2) и, одновременно, внутренний диаметр цилиндрической тонкостенной опоры конического отражателя;

t - зазор между лампами, например 5 мм, и между периферийными лампами и внутренней поверхностью цилиндрической тонкостенной опоры конического отражателя (фиг.2);

DMAX - максимальный диаметр наружной цилиндрической поверхности нагреваемой емкости и, одновременно, максимальный диаметр внутренней поверхности конического отражателя (фиг.1);

D=3d+4t;

При высоте конуса конического отражателя с углом конуса 45°

DMAX=D+2*30=D+60 мм.

ТИ - тепловое инфракрасное излучение (фиг.8);

ТК - теплопередача конвекцией нагретого воздуха (фиг.8);

ТТ - теплопередача теплопроводностью от нагретого отражателя (фиг.8).

7.1. Устройство, показывающее сущность реализации способа включает в себя следующие функциональные элементы.

1 - диэлектрический корпус нагревающего устройства. Далее по тексту - корпус нагревателя, например, из текстолита, выполненный из двух тонких цилиндрических, соединенных между собой коаксиально коробок, верхней 1.1 и нижней 1.2 (фиг.1-6, 9). Коробки 1.1 и 1.2 корпуса 1 соединены между собой неподвижно буртами по периферии разъемным соединением, например шурупами или саморезами 1.3 (фиг.3).

Верхняя коробка 1.1 корпуса 1 снабжена сквозными отверстиями 1.4 (фиг.1, 3) диаметром, большим чем ножка колбы лампы. Одно из них центральное, а другие выполнены по периферии от центрального, с равномерным зазором между ними по дуге окружности. Сбоку, в плоскости соединения буртов коробок 1.1 и 1.2, в обоих выполнены полукруглые сквозные канавки, соединяющие наружную цилиндрическую поверхность коробок 1.1 и 1.2 с внутренней цилиндрической полостью корпуса 1 (фиг.1, 6, 10). В собранном виде, эти канавки (на чертежах - не обозначены) образуют сквозное, боковое, круглое отверстие (фиг.10) в корпусе 1.

Днище верхней коробки 1.1 снаружи снабжено неглубокой цилиндрической кольцевой канавкой 1.5 (фиг.6), глубиной, например, 5 мм и шириной 5 мм, с внутренним диаметром, охватывающим периферийные отверстия 1.4 так, что расстояние от канавки 1.5 до периферийных отверстий 1.4 больше радиуса колбы ламп на величину t. Канавка 1.5 коаксиальна дискам 1.1, 1.2 и центральному отверстию 1.4 (фиг.1).

2 - Основание нагревателя (фиг.1, 3-7, 10). Основание 2 состоит из пары круглых, электропроводных (например, из дюралюминия), плоских дисков, один из которых верхний 2.1, а другой - нижний 2.3. Диски 2.1 и 2.3 прочно соединены между собой параллельно и соосно диэлектрическими (например, из фторопласта) перегородками 2.2, которые установлены между дисками 2.1 и 2.3 радиально, в форме, например, трехлучевой звезды (фиг.4, 5). Перегородки 2.2 скреплены с нижним диском 2.3 шурупами 2.4, а с верхним диском 2.1 аналогичными шурупами или саморезами 2.5 (фиг.1, 4-7).

Верхний диск 2.1 снабжен сквозными отверстиями 2.6 с резьбой Е27 (для цоколей ламп ИКЗ-175 и ИКЗ-250) или с резьбой Е40 (для цоколей ламп ИКЗ-500), расположенными в плоскости диска 2.1 аналогично отверстиям 1.4 в верхней коробке 1.1 корпуса 1. Нижний диск 2.3 снабжен неглубокими круглыми канавками 2.7, соосными отверстиям 2.6 в верхнем диске 2.1 (фиг.7). Нижний диск 2.3 выполняют по диаметру большим, чем верхний диск 2.1, и более тонким, чем диск 2.1.

Нижний диск 2.3 прочно прикрепляют к внутренней плоской поверхности коробки 1.2, например приклеивают или фиксируют шурупами, саморезами и т.д. (на чертежах не показано), так, что оси отверстий 2.6 в диске 2.1 и 1.4 в коробке 1.1 совпадают (фиг.1, 3), а диски 2.1 и 2.3 коаксиальны нижней коробке 1.2 и размещены по центру корпуса 1.

3 - однофазный регулятор напряжения питания электроламп (на фиг.1, 6 показан схематично). Это или транзисторный, или тиристорный, или динисторный типовой однофазный регулятор напряжения, плата которого выполнена в форме плоского кольца и прочно закреплена (зажата) между днищами коробок 1.1 и 1.2 внутри корпуса 1 (фиг.1, 6) на периферии этой полости, охватывая основание 2. Выход регулятора 3 (на чертежах не обозначен) фазным электрическим проводом 3.1 (фиг.1, 6) электрически, посредством одного из шурупов 2.5, подключен к верхнему диску 2.1, а нейтральным электрическим проводом 3.2 электрически, посредством одного из шурупов 2.4, подключен к нижнему диску 2.3. На вход регулятора 3 (на чертежах не обозначен), через боковое отверстие в корпусе 1 (на фиг.6, 9 и 10 - не обозначено), электрическое напряжение из электрической сети от электрической розетки (на чертежах - не показаны) поступает по однофазной электропроводке 3.3 с вилкой 3.6. Ось 3.4 потенциометра (не показан) регулятора 3 выведена наружу верхней коробки 1.1 и снабжена диэлектрической ручкой 3.5.

4 - колбы зеркальных инфракрасных ламп ИКЗ-175, ИКЗ-250 или ИКЗ-500 с зеркальным отражателем внутри колбы (верхняя граница отражателя условно показана пунктирной линией на колбе ламп), фиг.1. С цоколем 4.1, с боковым контактом 4Б (Е27 или Е40) цоколя 4.1, с нижним контактом 4Н цоколя 4.1 и с ножкой 4.2 колбы лампы 4. Цоколем 4.1 лампы 4 ввернуты в резьбовые отверстия 2.6 верхнего диска 2.1 до плотного прилегания нижнего контакта 4Н к поверхности канавки 2.7 нижнего диска 2.3 основания 2 (фиг.1, 7) так, что между ножками 4.2 ламп и отверстиями 1.4 в верхней коробке 1.1 образуется равномерный кольцевой зазор (фиг.1, 3). Относительно центральной лампы 4Ц (фиг.2) периферийные лампы 4 установлены в основании 2 параллельно, с одинаковым зазором t=5 мм между колбами ламп и в форме многолучевой - шестилучевой - звезды. При этом, это могут быть лампы ИКЗ-175, или ИКЗ-250, или ИКЗ-500. С другой стороны, это могут быть, например, центральная лампа 4Ц - ИКЗ-500, а периферийные - ИКЗ-250 или ИКЗ-175, либо центральная лампа 4Ц - ИКЗ-250, а периферийные ИКЗ-175.

Соединение цоколей ламп 4Ц и 4 (ИКЗ) посредством пары дисков 2.1 и 2.3, разделенных диэлектрическими перегородками 2,2 и подключенных соответственно к фазному 3.1 и к нейтральному 3.2 (фиг.1, 6, 7) проводам электропитания, обеспечивает электрически параллельное подключение ламп к электрической сети через регулятор 3.

5 - цилиндрическая тонкостенная опора конического отражателя 5.1, выполненная из алюминия (фиг.1-3, 8, 9). Опора 5 основанием установлена в кольцевой канавке 1.5 верхней коробки 1.1. Конический участок отражателя 5.1 от большего диаметра вытянут в цилиндрический 5.2 на небольшую высоту 10-15 мм. Коническая 5.1 и цилиндрическая 5.2 части отражателя покрыты снаружи теплоизоляционным материалом 5.3 (фиг.1, 8), например полистирольным пенопластом. Внутреннюю поверхность конического отражателя 5.1 предварительно полируют. В нижней части опоры 5 на уровне ножек 4.2 ламп выполнены по окружности одинаковые по размерам, небольшие сквозные отверстия 5.4 (фиг.9).

6 - цилиндрическая тонкостенная емкость, установленная вертикально (коаксиально корпусу 1 и отражателю 5.1), днищем внутрь цилиндрического участка 5.2 отражателя 5.1 (фиг.1, 9). Это может быть сковорода 6.1, кастрюля 6.2 (фиг.1) или тому подобное.

7.2. Заявляемый как изобретение способ нагрева реализуется следующим образом.

При подключении вилки 3.6 в электрическую однофазную розетку (на чертежах не представлена) электрический ток по проводам 3.3 поступает на вход регулятора 3, при этом ручка 3.5 потенциометра регулятора 3 повернута по часовой стрелке вправо до упора, т.е. регулятор пропускает максимум питающего напряжения (220 В). В то же самое время, цилиндрическая емкость 6 установлена над отражателем 3.1 в его цилиндрическую полость 5.2 (фиг.1, 8, 9).

С выхода регулятора 3 по проводам 3.1. и 3.2 питающее напряжение поступает на диски 2.1 и 2.3 (фиг.6). Поскольку эти диски 2.1 и 2.3 электрически соединены спиралями электроламп через боковой контакт 4Б и нижний контакт 4Н ламп 4, по спиралям ламп 4 протекает номинальный ток, спирали раскаляются до температуры 2500°К и создают направленно фокусированное тепловое излучение ТИ (фиг.8) в направлении днища емкости 6 снизу. ТИ от ламп ИКЗ, согласно данным ФУП РМ «ЛИСМА», включает в себя излучение в диапазоне длин волн видимого света 0,6-0,75 мкм-13% и в диапазоне длин волн 0,75-1,8 мкм, т.е. инфракрасного излучения с максимальной энергией 87%.

ТИ частично поглощается днищем емкости 6, нагревая ее, частично отражается днищем емкости 6 на конический отражатель 5.1, а от конического отражателя 5.1 вновь направляется на днище емкости 6 (фиг.8), дополнительно нагревая ее. При этом, ТИ нагревает и воздух между колбой ламп 4 (4Ц) и днищем емкости 6 в области конического отражателя 5.1. Нагретый воздух посредством тепловой конвекции ТК дополнительно нагревает днище емкости 6 и конический отражатель 5.1. Конический отражатель 5.1, как и его опора 5, так и его цилиндрическое расширение 5.2, охватывающее емкость 6 снизу, состоят из одного и того же материала - алюминия. Т.е. из очень теплопроводного материала. Поэтому, тепловая энергия нагретого отражателя 5.1. посредством теплопередачи теплопроводностью ТТ (фиг.8) передается его цилиндрическому расширению 5.2, нагревая его. Теплопередачей теплопроводностью ТТ осуществляется нагрев емкости снизу от цилиндрического расширения 5.2 отражателя 5.1 посредством контакта между цилиндрической поверхностью емкости 6 снизу и внутренней поверхностью цилиндрического расширения 5.2 конического отражателя 5.1. Слой теплоизоляции 5.3 препятствует оттоку тепла от нагретых элементов 5.1 и 5.2 конического отражателя в окружающий воздух и способствует увеличению теплообмена между емкостью снизу и окружающим ее снизу воздухом, внутренней поверхностью конического отражателя 5.1, а также внутренней поверхностью цилиндрического расширения 5.2 отражателя 5.1.

Заявляемый технический эффект достигается следующим образом (фиг.2). Поперечный размер емкости (диаметр) определяется внутренним диаметром D цилиндрической опоры 5 конического отражателя 5.1. Емкость 6 меньше этого диаметра провалится внутрь цилиндра и повредит лампы 5. Поэтому, наружный минимальный ⌀ цилиндрической емкости должен быть больше D по крайней мере на 5 мм. Максимальный диаметр емкости должен быть не больше, чем DMAX=D+60 мм. Наименьший диаметр имеют колбы ламп ИКЗ-175, d=112 мм. При зазорах t=5 мм, D=3*112+4*5=356 мм. Минимальный ⌀ нагреваемой емкости составит 356+5=361 мм.

Максимально возможный ⌀ нагреваемой емкости составит 356+60=416 мм.

Таким образом, при использовании семи ламп ИКЗ-175, шесть из которых размещены в форме многолучевой звезды относительно центральной на периферии с одинаковыми зазорами (фиг.2), можно использовать для нагрева цилиндрические емкости с наружным диаметром от 361 до 416 мм.

Диаметр d у ламп ИКЗ-250 составляет 127 мм, D=3*127+4*5=401 мм, минимальный ⌀ емкости 401+5=406 мм, DMAX=401+60=461 мм.

Таким образом, при использовании семи ламп ИКЗ-250, шесть из которых размещены в форме многолучевой звезды относительно центральной на периферии с одинаковыми зазорами (фиг.2), можно использовать для нагрева цилиндрические емкости с наружным диаметром от 406 до 461 мм.

Диаметр d у ламп ИКЗ-500 составляет 134 мм, D=3*134+4*5=422 мм, минимальный ⌀ емкости 422+5=427 мм, DMAX=422+60=482 мм.

Таким образом, при использовании семи ламп ИКЗ-500, шесть из которых размещены в форме многолучевой звезды относительно центральной на периферии с одинаковыми зазорами (фиг.2), можно использовать для нагрева цилиндрические емкости с наружным диаметром от 427 до 482 мм.

Расширение функциональных возможностей в заявляемом как предлагаемое изобретение способе осуществляется возможностью использовать для нагрева промышленные емкости большого диаметра от 361 до 480 мм, отличие от прототипа, где использование ламп ИКЗ-175 (d=112 мм), позволяет нагревать емкость с наименьшим диаметром 112+2*5=122 мм. Максимальный диаметр емкости может быть при использовании ИКЗ-500 (d=134 мм). DMAX=134+2*5+60=204 мм. В прототипе диаметр емкости ограничен размерами от 122 до 204 мм.

Большие размеры нагреваемых емкостей позволяют использовать заявляемый способ в промышленных технологиях. Например, на предприятиях общественного питания (приготовление горячей пищи в больших объемах), для разогрева термопластичных материалов в медицине (разогрев парафина для парафиновых ванн) или в строительстве для разогрева битума в емкостях и т.п.

Электрически параллельное подключение ламп к регулятору позволяет осуществлять нагрев днища емкости даже в случае перегорания (выхода из строя) одной или двух из ламп. Это существенно повышает надежность реализации способа.

Сквозные отверстия 5.4 в опоре 5 отражателя 5.1 (фиг.9) позволяют перегретому воздуху внутри опоры 5 свободно выходить наружу опоры 5, не нагревать цоколи 4.1 и препятствуют разгерметизации цоколей 4.1 ламп 4 (4Ц). Тем самым дополнительно повышается надежность и долговечность операций, реализующих заявляемый способ.

8. Источники информации

1. Живетин В.В., Брут-Бруляко А.Б. "Устройство и обслуживание шлихтовальных машин", Москва, Легпромбытиздат, 1988. // С.-240.

2. Патент RU №2037588, Кл. D06B 21/00, опубл. 19.06.95.

3. Патент США №4944975, кл. F26B 13/16, 21.08.90.

4. Патент GB №1238757, кл. F26B 13/14.

5. А.С. СССР №1605085, кл. F26B 13/06, опубл. 1991.

6. А.С. №579689, кл. F26B 13/16, опубл. 1971.

7. Патент США №4683015, кл. F26B 3/24, 1987.

8. А.С. №118224, кл. F26B 13/14, 1972.

9. Патент RU №2027131 кл. F26B 13/14, опубл. 20.01.95.

10. Патент RU №2137996 кл. F26B 13/14.

11. А.С. №905517 кл. F26B 13/14, опубл. 1959.

12. А.С. №220744 кл. F26B 5/02, 1952.

13. Патент GB №2227823 кл. F26B 13/14.

14. А.С. №731234 кл. F26B 13/18, опубл. 30.04.80.

15. Патент RU №22177129 кл. F26B 13/18, опубл. 20.12.2001.

16. А.С. №514177 кл. F26B 13/18, опубл. 15.05.76.

17. Патент DM №1226287 НКИ 39az 7/14, 1966.

18. A.C. №596795 кл. F26B 13/18, опубл. 05.03.78.

19. Патент RU A1 №1781523 кл. F26B 13/14, опубл. 15.12.1992.

20. Патент RU №2263730 МПК D06B 15/00, F26B 13/00, 2005.

21. Патент RU №2300589 МПК D06B 15/00, F26B 13/00, 2007.

22. Патент RU №2269730 МПК F26B 13/18, 2006.

23. Патент RU №2291595 С2, МПК Н05 В 3/20, 10.01.2007, Бюл. №1.

24. Патент RU №2411699 С1, МПК Н05В 3/20, Бюл. №4 от 10.02.2011.

25. www. LISMA-GUPRM.RU.

26. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача, М., Высшая школа, 1980. // С.-469.

27. www. ЦЕРТА.

Способ нагрева снизу снаружи тонкостенной цилиндрической емкости, установленной вертикально, в котором емкость выполняют из нержавеющей стали, содержащей хром, а на поверхность днища направляют электромагнитное излучение спирали инфракрасной зеркальной электролампы типа ИКЗ, отраженное от днища, а также от конического отражателя, коаксиального днищу емкости с возможностью управления мощностью излучения лампы посредством регулятора напряжения ее питания, отличающийся тем, что вокруг лампы с равномерным зазором, коаксиально ей по кругу, в форме многолучевой звезды, на периферии относительно нее размещают одинаковые с ней лампы, подключая их электрически параллельно к выходу регулятора напряжения, а коническим отражателем охватывают все периферийные лампы относительно центральной, при этом регулятор напряжения размещают неподвижно внутри корпуса нагревателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области теплотехники, непосредственно к технологии нагрева жидких, полужидких или твердых субстанций, размещенных внутри цилиндрических неподвижных емкостей с плоским днищем, посредством их нагрева снизу, со стороны днища, снаружи.

Изобретение относится к отопителю для транспортного средства. .

Изобретение относится к области теплотехники, а непосредственно к технологии нагрева жидких субстанций внутри цилиндрических неподвижных емкостей с плоским днищем посредством нагрева днища снаружи.

Изобретение относится к нагревательным элементам. .

Изобретение относится к плоскому вырабатывающему теплоту элементу, предназначенному для использования на рулевых колесах автомобильных транспортных средств и моторных катеров.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к установке для подогрева площадок, а именно спортивных площадок, с использованием кабелей (9, 9', 9"), по которым подается электрический ток и которые заглублены в грунт площадки.

Изобретение относится к нагревательной бумаге с наполнителем из углеродных волокон, в которой предусмотрена возможность упорядочения ориентации этих волокон с целью получения разных характеристик нагрева в направлениях по продольной и поперечной осям бумаги, благодаря чему из одной и той же нагревательной бумаги можно будет получать листовые нагреватели с разными характеристиками нагрева.

Изобретение относится к области электротехники, а в частности к электрическим приборам и устройствам, используемым в холодное время года для отопления бытовых и производственных помещений, а также салонов и кабин подвижного состава пассажирского и индивидуального транспорта. Ячейка нагревательного элемента содержит радиаторы с теплопередающими поверхностями и основаниями, размещенные между последними электроды и нагревательные элементы, при этом нагревательные элементы выполнены в виде терморезисторов, установленных между электродами, а между основаниями радиаторов и электродами выполнены электроизоляционные слои. Техническим результатом изобретения является создание электроотопительных устройств, позволяющих значительно (от 4 до 10 раз) экономить потребляемую электроэнергию при аналогичной теплоотдаче по сравнению с существующими устройствами (бытовыми конвекторами, отопителями салонов трамваев и троллейбусов и т.п.). 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к нагревательному модулю, эффективному при управлении температурой аккумуляторного модуля, изготовленного посредством пакетирования определенного числа аккумуляторных элементов. Нагревательный модуль (22L, 22R) предоставляется вдоль нагреваемой поверхности (13CLa) объекта (13CL, 13CR), который должен быть нагрет и включает в себя пластинчатый основной элемент (34) нагревателя, который обращен к нагреваемой поверхности объекта, который должен быть нагрет; Г-образный элемент (31), включающий в себя основную поверхность (31m) модуля, на которой предоставляется пластинчатый основной элемент нагревателя, и фрагмент (31c) изогнутого плеча, изогнутый относительно основной поверхности модуля, и клемму (35) подключения источника питания, предоставляемую в фрагменте изогнутого плеча и соединенную с пластинчатым основным элементом нагревателя. Изобретение повышает эффективность нагрева за счет обеспечения размещения нагревательного элемента и подключения его источника питания без увеличения его толщины и размера. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к аккумулятору транспортного средства. Аккумулятор транспортного средства содержит один аккумуляторный модуль, размещенный под панелью пола транспортного средства; другой аккумуляторный модуль, размещенный рядом с одним аккумуляторным модулем и имеющий высоту, превышающую высоту одного аккумуляторного модуля. Также аккумулятор содержит нагревательные модули, расположенные спереди и сзади одного аккумуляторного модуля таким образом, что они обращены к боковым поверхностям одного аккумуляторного модуля и нагревают один аккумуляторный модуль. Один из нагревательных модулей размещен между одним аккумуляторным модулем и другим аккумуляторным модулем и имеет высоту, меньшую высоты другого аккумуляторного модуля. Аккумулятор может содержать третий аккумуляторный модуль, расположенный под задним сиденьем, причем все три модуля последовательно размещены от передней стороны транспортного средства, а нагревательный модуль, расположенный позади второго аккумуляторного модуля, размещен между вторым аккумуляторным модулем и третьим аккумуляторным модулем и имеет высоту, меньшую высоты третьего аккумуляторного модуля. Повышается эффективность нагрева. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Область использования: стендовые испытания на прочность конструкций летательных аппаратов (ЛА), например обтекателей на внешнее давление при неравномерном нагреве. Сущность: нагреватель для стенда испытаний на прочность при неравномерном нагреве содержит гибкие поверхностные нагревательные элементы (НЭ) переменного сечения из токопроводящего материала и теплоизолирующую оболочку. Поверхностные нагревательные элементы натягиваются вдоль объекта испытаний (ОИ) устройствами натяжения. Между поверхностными НЭ и ОИ имеется зазор. Зазор обеспечивается установкой на поверхности НЭ точечных упоров. В зазоре установлен коллектор подачи газа для обеспечения охлаждения ОИ в определенные моменты времени. НЭ имеют участки разной ширины с выполненными на них вырезами. Величина зазора и площадь поперечного сечения НЭ подбираются для каждого участка ОИ в зависимости от условий теплообмена и определяются расчетно-опытным путем. НЭ соединены параллельно и объединены в группы, соответствующие верхней, нижней и боковым наружным поверхностям ОИ. Каждая группа подсоединена к своему источнику электропитания. Таким образом достигается большее приближение условий испытаний ЛА к натурным за счет возможности воспроизведения по времени и температуре неоднократных нагревов и охлаждений различных участков поверхности ОИ за одно испытание. 1 ил.

Изобретение относится к стендовому оборудованию для испытаний радиопрозрачных обтекателей (РПО). Нагреватель содержит каркас (1) с закрепленными на нем нагревательными панелями (3) с трубчатыми инфракрасными лампами (4), расположенными вокруг испытуемого обтекателя (5) с установленной в нем антенной (6). Панели установлены в несколько рядов вне области излучения антенны. Панели передних рядов, нагревающих носовую часть РПО, смонтированы дальше от обтекателя, чем панели предыдущих рядов. Эти панели имеют большее количество ламп, снабжены коллекторами воздушного охлаждения ламп для обеспечения их форсирования по мощности. Для предотвращения попадания охлаждающего воздуха на РПО, на панели установлены дефлекторы. Для предотвращения рассеивания излучения панелей, расположенных на большем расстоянии от РПО, на них установлены радиопрозрачные концентрирующие экраны с покрытием с высоким коэффициентом отражения. Нагреватель обеспечивает непрерывный многозонный высокотемпературный нагрев по заданному режиму и позволяет проводить непрерывно в процессе испытаний измерения радиотехнических характеристик РПО, что повышает точность измерений. 1 ил.
Наверх