Способ и устройство получения тепловой энергии из электрической

Изобретение относится к теплоэнергетике и может найти применение в системах теплонагрева и отопления. Способ заключается в подаче холодной жидкости в корпус электродной нагревательной установки и ее нагреву. Нагрев жидкости ведут путем создания и поддержания горения низкотемпературной плазмы. Горение плазмы производят в замкнутом непроточном объеме жидкости промежуточного теплообменника, а нагрев жидкости ведут за счет омывания стенок теплообменника при пропускании ее через внутреннюю циркуляционную систему. Устройство для преобразования электрической энергии в тепловую, выполненное в виде электродной нагревательной установки, содержащей корпус, снабженный подводящим и отводящим патрубками, электродную систему. Устройство содержит замкнутый теплообменник с жидкостью, размещенный внутри корпуса и образующий своими стенками и стенками корпуса внутреннюю циркуляционную систему. Электродная система размещена в жидкости замкнутого теплообменника и включает отдельный изолированный электрод и стенки корпуса. Внутренняя циркуляционная система выполнена в виде размещенных в корпусе двух замкнутых полостей, соединенных друг с другом посредством диффузора. Изобретение позволяет улучшить технические показатели электродных установок прямого нагрева. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к прямому преобразованию электрической энергии в тепловую, и может найти применение в системах теплонагрева и отопления.

Известен способ получения тепловой энергии из электрической (являющийся прототипом), заключающийся в подаче холодной жидкости в корпус электродной нагревательной установки, ее нагреву и отводу потребителю путем создания и поддержания горения низкотемпературной плазмы, обеспечивающей заданную температуру жидкости (RU 2355953, 20.05.2009).

Недостатком данного способа является необходимость подготовки электросопротивления рабочей воды при эксплуатации установок, а также изменение структуры воды и ее ионизация.

Известно устройство для получения тепловой энергии из электрической, содержащей корпус, снабженный подводящим и отводящим патрубками, электродную систему (RU №2189541, 20.09.2002).

Устройство осуществляет нагрев воды и содержит полый корпус с патрубками подвода и отвода жидкости, соответственно присоединяемые к циркуляционной системе. Корпус выполняет функцию нулевого электрода. Внутри корпуса, соосно ему, установлен фазный электрод. Между корпусом и фазным электродом установлен промежуточный электрод, разделенный посредством теплоизоляторов на отдельные секции.

К недостаткам известного изобретения относятся сложная конструкция промежуточного электрода, представляющего собой по сути позистор с несколькими слоями, включающими в свой состав титанат бария и химически осажденный никель, и соответственно усложненная схема регулирования температуры нагрева жидкости.

Известно из патента PB №2151967, F24H, 1/20, 2000, изобретение, относящееся к области энергетики, которое может быть использовано в системах отопления зданий. Согласно изобретению жидкость нагревают в корпусе электродного нагревателя, между соосно установленными в корпусе фазным и нулевым электродами, в зазоре между которыми находится электроизоляционный материал, выполненный в виде пружины, один конец которой закреплен неподвижно, а второй снабжен приводом. Такое выполнение позволяет регулировать мощность нагревателя путем сжатия и растяжения пружины.

К недостаткам известного изобретения относятся ограниченные возможности по регулированию мощности установки, обусловленные небольшой разницей между максимальной и минимальной величиной межвиткового пространства используемой пружины. Кроме того, наличие специального привода для растяжения пружины усложняет конструкцию нагревателя.

Известно устройство для преобразования электрической энергии в тепловую, выполненное в виде электродной нагревательной установки, содержащей корпус, снабженный подводящим и отводящим патрубками, электродную систему (RU №2355953, 20.05.2009), - изобретение, предназначенное для прямого преобразования электрической энергии в тепловую.

Данное изобретение принято в качестве ближайшего аналога.

В этом изобретении нагрев жидкости осуществляется подачей напряжения на изолированные фазные электроды, установленные в корпусе, подключенном к нейтрали в виде отдельных групп нескольких электродов, равномерно расположенных по объему, и подключаемые по группам в зависимости от электрической проводимости воды и задаваемой температуры.

Рассмотренные изобретения и аналог имеют ряд недостатков, присущих электродным нагревателям прямого нагрева, в том числе:

- скачкообразное изменение температуры воды при изменении ее расхода;

- необходимость подготовки электросопротивления рабочей воды при эксплуатации установок;

- резкое изменение потребления электроэнергии при изменении температур воды.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка экономичного способа преобразования электрической энергии в тепловую, а также простой по конструкции и габаритам установки, позволяющей автоматически осуществлять регулировку мощности и температуры нагрева жидкости в широком диапазоне нагрузок и видов жидкости без изменения структуры жидкости, то есть с существенным улучшением технических показателей электродных установок прямого нагрева.

В этом же заключается и технический результат, для достижения которого предназначено данное изобретение. Достижение указанного результата обеспечивается следующим образом.

Предложен способ получения тепловой энергии из электрической, заключающийся в подаче холодной жидкости в корпус электродной нагревательной установки, ее нагреву и отводу потребителю путем создания и поддержания горения низкотемпературной плазмы, обеспечивающей заданную температуру жидкости, отличающийся тем, что горение плазмы производят в замкнутом непроточном объеме жидкости промежуточного теплообменника, а нагрев жидкости ведут за счет омывания стенок теплообменника при пропускании ее через внутреннюю циркуляционную систему, при этом температуру жидкости в теплообменнике регулируют путем изменения тока преобразователем с широтно-импульсной модуляцией.

Предложено устройство для преобразования электрической энергии в тепловую, выполненное в виде электродной нагревательной установки, содержащей корпус снабженный подводящим и отводящим патрубками, электродную систему, которое дополнительно содержит замкнутый теплообменник с жидкостью, размещенный внутри корпуса и образующий своими стенками и стенками корпуса внутреннюю циркуляционную систему, при этом электродная система размещена в жидкости замкнутого теплообменника. Электродная система включает отдельный изолированный электрод и стенки корпуса. Внутренняя циркуляционная система выполнена в виде размещенных в корпусе двух замкнутых полостей, соединенных друг с другом посредством диффузора.

Принципиальная схема разработанной электродной нагревательной установки для реализации способа преобразования электрической энергии в тепловую представлена на фигуре 1.

Согласно изобретению установка содержит корпус 1, имеющий предпочтительно цилиндрическую форму, патрубки подвода 2 и отвода 3 жидкости, сообщающиеся с внешней циркуляционной системой. В корпусе размещены электродный теплообменник 4, включающий электрод 5 с изоляторами 6, и металлические стенки 7, 8 с днищами 9, 10, герметично соединенные с крышкой 11.

Внутренняя циркуляционная система содержит объем предварительного I и окончательного II нагрева, соединенных диффузором 12, по которым циркулирует жидкость из внешней системы предварительного омывания стенки 7 и 8 корпуса электродного теплообменика. Температура жидкости теплообменника измеряется датчиком температуры 13, подключенным к преобразователю 14 тока с широтно-импульсной модуляцией, соединяющим электрод с фазным проводом сети, нулевой провод сети подключен к заземленному корпусу устройства. Корпус может быть сделан из любого металла. Подвод внешней жидкости производят через трубчатый разделитель 15, содержащий входной патрубок 2 и питающие микроотверстия 16.

Электродная нагревательная установка, реализуя заявленный способ преобразования электрической энергии в тепловую, работает следующим образом.

В корпус электродного теплообменника заливается жидкость с заданной электропроводимостью, и его электроды подключаются к источнику питания, а через патрубки 2,3 подается жидкость из внешней циркуляционной системы. В зависимости от рабочей температуры внешней жидкости устанавливается режим работы установки, позволяющий получить необходимую температуру нагрева, например в пределах от 60 до 90°C, путем автоматического изменения среднего тока от преобразователя с широтно-импульсной модуляцией.

Таким образом жидкость внешнего контура нагревается без электродного воздействия, что позволяет использовать электронагревательную установку не только для нагрева воды, но и различных жидкостей.

1. Способ получения тепловой энергии из электрической, заключающийся в подаче холодной жидкости в корпус электродной нагревательной установки, ее нагреву и отводу потребителю путем создания и поддержания горения низкотемпературной плазмы, обеспечивающей заданную температуру жидкости, отличающийся тем, что горение плазмы производят в замкнутом непроточном объеме жидкости промежуточного теплообменника, а нагрев жидкости ведут за счет омывания стенок теплообменника при пропускании ее через внутреннюю циркуляционную систему, при этом температуру жидкости в теплообменнике регулируют путем изменения тока преобразователем с широтно-импульсной модуляцией.

2. Устройство для преобразования электрической энергии в тепловую, выполненное в виде электродной нагревательной установки, содержащее корпус, снабженный подводящим и отводящим патрубками, электродную систему, отличающееся тем, что дополнительно содержит замкнутый теплообменник с жидкостью, размещенный внутри корпуса и образующий своими стенками и стенками корпуса внутреннюю циркуляционную систему, при этом электродная система размещена в жидкости замкнутого теплообменника.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что электродная система включает отдельный изолированный электрод и стенки корпуса.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что внутренняя циркуляционная система выполнена в виде размещенных в корпусе двух замкнутых полостей, соединенных друг с другом посредством диффузора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам для получения низкотемпературного теплоносителя и обработки воздуха в электромагнитном поле. Изобретением решается задача повышения коэффициента полезного действия коаксиального нагревателя.

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для получения тепловой и электрической энергии в индивидуальных домах и квартирах. Сущность изобретения в том, что теплоэлектрический генератор для индивидуального энергоснабжения содержит подключенные друг к другу наружный и внутренний коробы, перекрытые с торцов крышками и днищами, образующими первичный и вторичный контуры, во внутреннем коробе расположена топка с газоходом, в котором расположены газовый коллектор и пластинчатый теплообменник, стенки и крышка наружного короба покрыты декоративными коробом и декоративной крышкой с образованием между ними щелей, стенки наружного и внутреннего коробов, крышек, днищ и вертикальных перегородок, соприкасающиеся с нагреваемой водой, выполнены с пазами, в которые вставлены ребра, представляющие собой теплоэлектрические секции, состоящие из последовательно соединенных термоэмиссионных преобразователей, концы которых соединены между собой контактными спаями, расположенных вдоль длины ребер в зонах нагрева и охлаждения, свободные концы с клеммами каждой теплоэлектрической секции присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенным с токовыводами.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в электроводонагревателях. Сущность изобретения в том, что электроводонагреватель включает внутренний бак, в котором заключена камера накопления воды, и соединительную муфту, одним концом присоединенную ко внутреннему баку а другим концом соединенную с узлом подачи и слива воды, служащим для подачи воды в камеру накопления воды и слива воды из камеры накопления воды.

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к генераторам тепловой и электрической энергии. Изобретение может быть использовано для нагрева жидкого теплоносителя с системой циркуляции нагреваемой среды.

Изобретение относится к электрическим приборам, в которых нагревается вода. Электрическая водонагревательная система с ограниченным отложением накипи содержит емкость для приема воды, ограничивающую внутреннее накопительное пространство для нагреваемой воды.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в водонагревателях для коммунально-бытового водоснабжения. Сущность изобретения в том, что дополнительное нагревательное устройство для нагрева воды в баке (1) водонагревателя с тепловым аккумулятором, рассчитанное на размещение внутри упомянутого бака, которое включается при каждом акте потребления воды и нагревает только воду внутри указанного дополнительного устройства и имеет камеру, впускной патрубок, ведущий в упомянутую камеру, выпускной патрубок, выходящий из упомянутой камеры, электрическое сопротивление, помещающееся внутри упомянутой камеры и регулируемое датчиком расхода в то время, когда необходима вода.

Заявляемое техническое решение относится к области электронагревательных приборов, предназначенных для подогрева и испарения воды в расходном режиме и в составе замкнутых водяных и пароводяных контуров.

Изобретение относится к конструкции водонагревательной системы, предназначенной для обеспечения горячей водой в бытовых (домашних) условиях. Технический результат, на решение которого направлено настоящее изобретение, состоит в разработке такого технического решения, которое даже в случае частого или только небольшого забора горячей воды исключает эффект запаздывания, в то же время создавая условия для благоприятного расхода энергии, требует небольших исходных капиталовложений и может выполнять свои функции даже в отсутствие подачи большого количества энергии.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к способам и устройствам для нагревания жидкого теплоносителя. .

Изобретение относится к энергетике и может использоваться в электроводонагревателях для нагрева воды. .

Изобретение предназначено для приготовления пищи в походных условиях. Туристический кипятильник с нагнетателем воздуха содержит корпус (2), кассету (3) с топливом (4) и поворотную дверцу (7). Внутри кассеты (3) с топливом (4) установлен перфорированный воздухопровод (5), соединенный в верхней части с нагнетателем воздуха (6). Обеспечиваются повышение мощности устройства и возможность в качестве топлива использовать плохо горящие виды древесины. 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в водонагревателях и в электронных устройствах, нагревающих воду, для предотвращения или уменьшения образования накипи на нагревательных элементах. Предлагается способ нагрева воды нагревательными элементами, при котором подают два сигнала переменного тока с различными частотами между нагревательными элементами и противоэлектродами. При подаче сигналов переменного тока может быть также добавлена компонента постоянного тока. Предложено также применение сочетания различного напряжения переменного и постоянного тока в нагревательном элементе для предотвращения образования накипи в водонагревателе. Такой способ может быть реализован в водонагревательной системе, которая включена в электронное устройство. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к способу и устройству для контактного нагрева жидкостей. Способ контактного нагрева жидкостей заключается в том, что в камеру сгорания, погруженную в жидкость, раздельно подают горючее и окислитель через форсунки, образуя однородный кольцевой слой горючей смеси, в котором инициируют сжигание топлива в режиме непрерывной спиновой детонации, продукты которого попадают напрямую в жидкость, отдавая ей свое тепло. Устройством для контактного нагрева является детонационная камера сгорания, представляющая собой кольцевой канал между двумя коаксиально расположенными цилиндрическими трубами, заглушенный с одного торца. Через два ряда отверстий, равномерно расположенных в кольцевом зазоре вдоль окружностей, равноудаленных от цилиндрических стенок камеры, раздельно подаются горючее и окислитель. Накопившаяся смесь с помощью электрического разряда поджигается. Горение переходит в процесс непрерывной спиновой детонации. Поток продуктов детонации, выходящий из детонационной камеры, эжектирует через центральную трубу жидкость, дробится в ударных волнах на мелкие пузырьки и отдает жидкости свое тепло. Для усиления дробления пузырьков на выходе детонационной камеры установлена перфорированная пластина - кавитатор. Изобретение направлено на повышение энергетической безопасности и снижение тепловых потерь. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к водогрейному котлу. Водогрейный котел (1; 1а), имеющий один элемент (22) для впуска воды и один элемент (20) для выпуска воды, при этом водогрейный котел (1; 1а) содержит: водонагреватель бакового типа, содержащий резервуар (2) для воды с элементом для впуска воды, образующим один предназначенный для впуска воды элемент (22) водогрейного котла (1; 1а), и элементом (19) для выпуска воды, и первый нагреватель (25), расположенный в резервуаре (2) для воды для нагрева воды, содержащейся в нем, до первой температуры (Т1) и для поддержания ее при первой температуре. При этом котел дополнительно содержит проточный водонагреватель, расположенный в резервуаре (2) для воды водонагревателя бакового типа и содержащий полый корпус (9) с элементом (19; 19, 39, 38) для впуска воды, по текучей среде соединенным с элементом (19) для выпуска воды резервуара (2) для воды, и элементом для выпуска воды, образующим один элемент (20) для выпуска воды водогрейного котла (1; 1а), и второй нагреватель (17), установленный в полом корпусе (9) и избирательно приводимый в действие для нагрева воды, проходящей через него, до второй температуры (Т2), превышающей первую температуру (Т1). Изобретение направлено на повышение термического коэффициента полезного действия. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротеплотехнике. Электрооптический нагревательный элемент водогрейного котла содержит трубку из кварцевого стекла, внутри которой установлена по меньшей мере одна высокотемпературная электрическая галогенная лампа, создающая источник излучения инфракрасного спектра свечения, при этом трубка закреплена внутри емкости водогрейного котла и расположена в его средней части, емкость трубки из кварцевого стекла выполнена изолированной от жидкого теплоносителя, помещенного внутри объема емкости водогрейного котла, при этом галогенная лампа укреплена в центре трубки из кварцевого стекла, а выводы электрических цоколей патронов галогенной лампы размещены за пределами водогрейного котла, при этом емкость водогрейного котла подключена к отопительной системе объекта через входной и выходной патрубки. Изобретение направлено на создание равномерного температурного поля и снижение затрат электроэнергии. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в нагревателях горячей воды. Устройство для получения горячей воды, содержащее первичный теплообменник, проходящий в сосуде, причем указанный теплообменник образован, по существу, цилиндрической внутренней стенкой и, по существу, цилиндрической внешней стенкой, по меньшей мере одна из которых имеет по меньшей мере два круговых ребра. Технический результат – расширение арсенала технических средств. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 33 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может найти применение в системах теплонагрева и отопления. Способ заключается в подаче холодной жидкости в корпус электродной нагревательной установки и ее нагреву. Нагрев жидкости ведут путем создания и поддержания горения низкотемпературной плазмы. Горение плазмы производят в замкнутом непроточном объеме жидкости промежуточного теплообменника, а нагрев жидкости ведут за счет омывания стенок теплообменника при пропускании ее через внутреннюю циркуляционную систему. Устройство для преобразования электрической энергии в тепловую, выполненное в виде электродной нагревательной установки, содержащей корпус, снабженный подводящим и отводящим патрубками, электродную систему. Устройство содержит замкнутый теплообменник с жидкостью, размещенный внутри корпуса и образующий своими стенками и стенками корпуса внутреннюю циркуляционную систему. Электродная система размещена в жидкости замкнутого теплообменника и включает отдельный изолированный электрод и стенки корпуса. Внутренняя циркуляционная система выполнена в виде размещенных в корпусе двух замкнутых полостей, соединенных друг с другом посредством диффузора. Изобретение позволяет улучшить технические показатели электродных установок прямого нагрева. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх