RU2148215C1

RU2148215C1 - Electrode-type heater

Info

Publication number: RU2148215C1
Application number: RU98123846A
Authority: RU
Inventors: Л.А. Бубнов; Л.Ф. Стариков; Р.А. Петров; В.В. Красноперов
Original assignee: Конструкторское бюро "Арматура"
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2000-04-27

Abstract

FIELD: heating and hot-water supply systems. SUBSTANCE: heater has case with heating chamber filled with intermediate heat-transfer agent and is provided with phase electrodes, heat-transfer apparatus, and level dipstick communicating with compensating bowl. Heater case has external heat insulation whose thickness is smaller at bottom than on top and at sides. Safety valve is installed in center of heating-chamber upper wall between heating chamber and compensating bowl to prevent damage to case in case of too low temperature; dipstick is mounted on same plane as upper wall of heating bowl. Such arrangement ensures that entire volume of heating chamber is filled with intermediate heat-transfer agent and that it is free from non-condensed gases. EFFECT: improved efficiency of heat transfer. 1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике, может быть использовано в системах отопления и горячего водоснабжения. The invention relates to energy, can be used in heating systems and hot water supply.

Известен электродный нагреватель по а.с. N 879184 класса F 24 H 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. Недостаток данного нагревателя состоит в том, что при замерзании в нем промежуточного теплоносителя произойдет разрушение корпуса нагревателя. Это может произойти во время хранения или транспортирования нагревателя при температуре окружающей среды ниже температуры замерзания промежуточного теплоносителя. Этот недостаток устранен в электродном нагревателе по а.с. N 1783254 класса F 24 H 1/20 (прототип). Known electrode heater by.with. N 879184 class F 24 H 1/20. It contains a housing with a heat exchanger and a central sealed chamber in communication with a compensation tank filled with an intermediate coolant to form liquid and gas volumes and equipped with a phase electrode. The disadvantage of this heater is that when the intermediate coolant freezes in it, the heater body will be destroyed. This may occur during storage or transportation of the heater at an ambient temperature below the freezing temperature of the intermediate coolant. This disadvantage is eliminated in the electrode heater as. N 1783254 class F 24 H 1/20 (prototype).

Этот нагреватель содержит корпус с теплообменником и центральной герметичной камерой, сообщенной с герметичной компенсационной емкостью, заполненной промежуточным теплоносителем с образованием жидкостного и газового объемов и снабженной фазовым электродом. Теплообменник установлен в газовом и жидкостном объемах центральной камеры. Нагреватель снабжен теплоизоляцией с переменным термосопротивлением и патрубком с заглушкой на торце. Теплоизоляция расположена с наружной стороны корпуса и в нижней его части выполнена с меньшим термосопротивлением, чем в верхней и боковых частях корпуса, а патрубок одним торцем расположен в центральной герметичной камере, а другим, снабженным заглушкой, - с наружной стороны корпуса. This heater comprises a housing with a heat exchanger and a central sealed chamber in communication with a sealed compensation tank filled with an intermediate coolant to form liquid and gas volumes and equipped with a phase electrode. The heat exchanger is installed in the gas and liquid volumes of the central chamber. The heater is equipped with thermal insulation with variable thermal resistance and a pipe with a cap at the end. Thermal insulation is located on the outside of the housing and in its lower part is made with lower thermal resistance than in the upper and side parts of the housing, and the pipe is located at one end in the central sealed chamber, and the other, equipped with a plug, on the outside of the housing.

Недостатком данного нагревателя является низкая эффективность теплообмена между промежуточным теплоносителем и нагреваемой средой, т.к. в нагревательной камере, где расположен теплообменник, имеется воздух, т.е. неконденсирующиеся газы. Как известно, наличие в паре неконденсирующихся газов отрицательно сказывается на эффективности теплообмена. Если в парогазовой смеси содержится всего 1% неконденсирующихся газов, то эффективность теплообмена снижается в два раза. The disadvantage of this heater is the low efficiency of heat transfer between the intermediate coolant and the heated medium, because in the heating chamber where the heat exchanger is located, there is air, i.e. non-condensing gases. As you know, the presence of non-condensable gases in a pair negatively affects the efficiency of heat transfer. If the vapor-gas mixture contains only 1% non-condensable gases, then the heat transfer efficiency is reduced by half.

Целью данного изобретения является повышение эффективности работы теплообменника нагревателя, что позволит при той же мощности нагревателя уменьшить его габариты или увеличить мощность нагревателя при прежних габаритах. The aim of this invention is to increase the efficiency of the heat exchanger of the heater, which will allow for the same power of the heater to reduce its dimensions or to increase the power of the heater at the previous dimensions.

Указанная цель достигается тем, что в электродном нагревателе, содержащем корпус с нагревательной камерой, заполненной промежуточным теплоносителем, снабженной фазными электродами и теплообменником, имеющей патрубок уровня, сообщенной с компенсационной емкостью, имеющем теплоизоляцию с наружной стороны корпуса, выполненную в нижней части корпуса с меньшим термосопротивлением, чем в верхней и боковых его частях, между нагревательной камерой в центре ее верхней стенки и компенсационной емкостью установлен предохранительный клапан, а патрубок уровня расположен в одной плоскости с верхней стенкой нагревательной камеры. This goal is achieved by the fact that in an electrode heater containing a housing with a heating chamber filled with an intermediate heat carrier, equipped with phase electrodes and a heat exchanger, having a level pipe connected to a compensation tank having thermal insulation on the outside of the housing, made in the lower part of the housing with lower thermal resistance than in its upper and lateral parts, a safety valve is installed between the heating chamber in the center of its upper wall and the compensation tank, and atrubok level located in one plane with the upper wall of the heating chamber.

Введение предохранительного клапана между нагревательной камерой в центре ее верхней стенки и компенсационной емкостью и расположение патрубка уровня в одной плоскости с верхней стенкой нагревательной камеры повышает эффективность работы теплообменника нагревателя, т.к. в этом случае весь объем нагревательной камеры будет заполнен промежуточным теплоносителем и в нем будут отсутствовать неконденсирующиеся газы, отрицательно влияющие на эффективность теплообмена. The introduction of a safety valve between the heating chamber in the center of its upper wall and the compensation tank and the location of the level pipe in the same plane as the upper wall of the heating chamber increases the efficiency of the heater heat exchanger, because In this case, the entire volume of the heating chamber will be filled with an intermediate coolant and there will be no non-condensing gases that negatively affect the heat transfer efficiency.

На чертеже изображен предлагаемый электродный нагреватель. Он содержит корпус 1 с нагревательной камерой 2, заполненной промежуточным теплоносителем, снабженной фазными электродами 3, теплообменником 4 и патрубком уровня 5, сообщенной с компенсационной емкостью 6. Корпус 1 нагревателя с наружной стороны имеет теплоизоляцию 7, толщина которой в нижней его части меньше, чем в верхней и боковых частях. В центре верхней стенки нагревательной камеры 2 между нагревательной камерой 2 и компенсационной емкостью 6 установлен предохранительный клапан 8, а патрубок уровня 5 расположен в одной плоскости с верхней стенкой нагревательной камеры 2. The drawing shows the proposed electrode heater. It contains a housing 1 with a heating chamber 2 filled with an intermediate heat carrier, equipped with phase electrodes 3, a heat exchanger 4 and a nozzle of level 5 in communication with a compensation tank 6. The heater housing 1 has heat insulation 7 on the outside, whose thickness in its lower part is less than in the upper and lateral parts. In the center of the upper wall of the heating chamber 2, between the heating chamber 2 and the compensation tank 6, a safety valve 8 is installed, and the level 5 nozzle is located in the same plane as the upper wall of the heating chamber 2.

Нагреватель работает следующим образом. The heater operates as follows.

При подаче напряжения протекающий между электродами 3 электрический ток выделяет тепло, которое через теплообменник 4 передается нагреваемой среде, проходящей через него. Если количество тепла, выделяемого между электродами 3, больше количества тепла, потребляемого нагретой средой, то в камере 2 повышается температура промежуточного теплоносителя, возрастает давление его пара, которое вытесняет часть теплоносителя в компенсационную емкость 6. При снижении уровня жидкости между электродами 3 уменьшается их рабочая поверхность и, соответственно, снижается потребляемая мощность. При определенном уровне теплоносителя наступает равновесие потребляемой и отдаваемой мощности и нагреватель работает в режиме поддержания заданной температуры. When voltage is applied, the electric current flowing between the electrodes 3 generates heat, which is transferred through the heat exchanger 4 to the heated medium passing through it. If the amount of heat generated between the electrodes 3 is greater than the amount of heat consumed by the heated medium, then the temperature of the intermediate coolant increases in chamber 2, its vapor pressure increases, which displaces part of the coolant in the compensation tank 6. When the liquid level between the electrodes 3 decreases, their working temperature decreases surface and, accordingly, reduced power consumption. At a certain level of coolant, the balance of consumed and given power comes and the heater operates in the mode of maintaining the set temperature.

Предохранительный клапан 8 настроен на более высокое давление, чем давление пара промежуточного теплоносителя в нагревательной камере 2, поэтому пар при работе нагревателя из камеры 2 в компенсационную емкость 6 через клапан 8 не выходит. Теплоизоляция 7 при работающем нагревателе уменьшает тепловые потери, т.е. повышает КПД нагревателя, а при выключенном нагревателе совместно с клапаном 8 предотвращает разрушение корпуса 1 в случае снижения температуры окружающей среды ниже температуры отвердевания промежуточного теплоносителя. За счет того, что теплоизоляция 7 в нижней части корпуса 1 имеет толщину, меньшую, чем в верхней и боковых его частях, остывание и отвердевание промежуточного теплоносителя начнется снизу и будет распространяться вверх, пока не замерзнет весь теплоноситель. При этом увеличение объема теплоносителя в корпусе 1 будет происходить без создания силовых нагрузок на дно и стенки корпуса 1, т.к. жидкая фаза теплоносителя будет выдавливаться из нагревательной камеры 2 в компенсационную емкость 6 через клапан 8. Поскольку прирост объема теплоносителя при замерзании небольшой, например, для воды он составляет примерно 9%, то замерзание теплоносителя в компенсационной емкости 6 произойдет также без силовых нагрузок на ее стенки. The safety valve 8 is set to a higher pressure than the vapor pressure of the intermediate coolant in the heating chamber 2, so the steam does not come out of the chamber 2 into the compensation tank 6 through the valve 8 when the heater is working. Thermal insulation 7 when the heater is running reduces heat loss, i.e. increases the efficiency of the heater, and when the heater is off, together with the valve 8 prevents the destruction of the housing 1 in the event of a decrease in ambient temperature below the solidification temperature of the intermediate coolant. Due to the fact that the thermal insulation 7 in the lower part of the housing 1 has a thickness less than in the upper and lateral parts, the cooling and solidification of the intermediate coolant will begin from the bottom and will spread upwards until the entire coolant freezes. In this case, an increase in the volume of coolant in the housing 1 will occur without creating power loads on the bottom and walls of the housing 1, because the liquid phase of the coolant will be squeezed out of the heating chamber 2 into the compensation tank 6 through valve 8. Since the increase in coolant volume during freezing is small, for example, for water it is about 9%, the coolant will freeze in the compensation tank 6 without force loads on its walls .

Claims

An electrode heater comprising a housing with a heating chamber filled with an intermediate heat carrier, equipped with phase electrodes, a heat exchanger and a level pipe in communication with a compensation capacitance, having heat insulation on the outside of the housing made in the lower part of the housing with lower thermal resistance than in its upper and lateral parts characterized in that a safety valve is installed between the heating chamber in the center of its upper wall and the compensation tank, and the nozzle of the level is located dix coplanar with the top wall of the heating chamber.