EA039156B1 - Electric steam generator - Google Patents
Electric steam generator Download PDFInfo
- Publication number
- EA039156B1 EA039156B1 EA201900556A EA201900556A EA039156B1 EA 039156 B1 EA039156 B1 EA 039156B1 EA 201900556 A EA201900556 A EA 201900556A EA 201900556 A EA201900556 A EA 201900556A EA 039156 B1 EA039156 B1 EA 039156B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- steam generator
- electric steam
- generator according
- transformers
- electric
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
- F22B1/28—Methods of steam generation characterised by form of heating method in boilers heated electrically
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам преобразования электрической энергии в тепловую и используется для создания теплообмена. Оно может быть использовано при нагреве жидкостей, например, в системах отопления и горячего пароводоснабжения производственных и жилых объектов, а также в других областях, где требуется нагрев и испарение текучих сред.The invention relates to devices for converting electrical energy into thermal energy and is used to create heat transfer. It can be used in the heating of liquids, for example, in heating systems and hot steam supply of industrial and residential facilities, as well as in other areas where heating and evaporation of fluids is required.
Известен электрический парогенератор, включающий электрический однофазный трансформатор, имеющий наборный металлический сердечник, предназначенный для создания замкнутого магнитного поля, первичную обмотку, расположенную на сердечнике и электрически изолированную от него, трубчатую вторичную обмотку, расположенную изолированно в магнитном поле. Этот электрический парогенератор включает также перемычку, соединенную наружно с витками трубчатой вторичной обмотки и предназначенную для создания короткого замыкания витков трубчатой вторичной обмотки. Вместе с тем электрический парогенератор содержит необходимые средства для принудительной подачи жидкости через внутреннюю полость трубчатой вторичной обмотки. (US 1,999,446). Но описанный электрический парогенератор, являющийся одним из аналогов к заявляемому, не позволяет вырабатывать достаточное количество тепловой энергии в единицу времени для нагрева воды и преобразования её в пар.An electric steam generator is known, including a single-phase electric transformer having a stacked metal core designed to create a closed magnetic field, a primary winding located on the core and electrically isolated from it, a tubular secondary winding located isolated in a magnetic field. This electric steam generator also includes a jumper connected externally to the turns of the tubular secondary winding and is designed to create a short circuit of the turns of the tubular secondary winding. At the same time, the electric steam generator contains the necessary means for forced supply of liquid through the internal cavity of the tubular secondary winding. (US 1,999,446). But the described electric steam generator, which is one of the analogues to the claimed one, does not allow generating a sufficient amount of thermal energy per unit time to heat water and convert it into steam.
Известен также электрический парогенератор, состоящий из одного или нескольких электрических однофазных трансформаторов, имеющих наборные металлические сердечники, предназначенные для создания замкнутого магнитного поля в них, первичные обмотки, расположенные на сердечниках и электрически изолированные от них, общую трубчатую вторичную обмотку, расположенную в магнитном поле изолированно и охватывающую все стойки наборных металлических сердечников трансформаторов. Этот электрический парогенератор содержит также перемычку, выполненную из двух частей, соединяющих наружно витки общей металлической трубчатой вторичной обмотки в плоскости, перпендикулярной виткам, с целью создания короткого замыкания витков трубчатой вторичной обмотки в точках пересечения окружности наружной поверхности трубчатой вторичной обмотки с их диаметрами, параллельными направлению суммарного вектора магнитной индукции в наборных металлических сердечниках так, чтобы близлежащие точки были соединены между собой электрически одной частью составной перемычки в форме сферы, а удаленные точки соединены между собой электрически другой частью составной перемычки в форме дуги кольца. Кроме этого, этот электрический парогенератор содержит средства для принудительной подачи жидкости через внутреннюю полость трубчатой вторичной обмотки, при этом трубчатая вторичная обмотка выполнена из нескольких соединенных последовательно металлических секций, разнящихся друг от друга величиной сопротивления электрическому току так, что при прохождении электрического тока в каждой секции выделяется тепловая мощность, соответствующая фазе теплового преобразования воды в пар при движении воды во внутренней полости трубчатой вторичной обмотки (заявка на изобретение № 2016137819/07(059757) от 22.09.2016). При этом в электрическом парогенераторе вторичная трубчатая обмотка состоит из нагревательной, испарительной и перегревательной секций. Эти секции вторичной трубчатой обмотки соединены последовательно и могут иметь одинаковый или различный диаметр внутренней полости и разное электрическое сопротивление. Электрическое сопротивление секций вторичной трубчатой обмотки подбирают расчетом в зависимости от требуемой температуры нагрева секции. Этот электрический парогенератор является наиболее близким аналогом (прототипом) к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков и достигаемому результату при его использовании. Но этот электрический парогенератор имеет весомые недостатки, заключающиеся прежде всего в том, что такая конструкция парогенератора хотя и позволяет вырабатывать тепловую энергию в единицу времени для нагрева воды и преобразования её в пар в большем количестве, чем вышеописанный аналог, но всё же её количество недостаточно для использования её в промышленных целях. Объясняется это тем, что такая конструкция парогенератора не позволяет использовать в устройстве трансформаторы, одновременно подключенные к разным источникам переменного тока, разнящиеся по фазе или частоте, или использовать в устройстве многофазные трансформаторы. При такой конструкции прототипа общая короткозамкнутая вторичная трубчатая обмотка является единым замкнутым контуром, охватывающим все стойки наборных металлических сердечников трансформаторов. Необходимо также отметить, что при таком конструктивном исполнении электрического парогенератора-прототипа при необходимости создания электрического парогенератора с увеличением его мощности будет расти его металлоемкость. А это объясняется тем, что в данном случае в связи с увеличением потребляемого тока и сечения проводов первичных обмоток изменяются границы секций вторичной трубчатой обмотки, которую необходимо заново проектировать в зависимости от электрической мощности.An electric steam generator is also known, consisting of one or more electrical single-phase transformers having stacked metal cores designed to create a closed magnetic field in them, primary windings located on the cores and electrically isolated from them, a common tubular secondary winding located in a magnetic field isolated and covering all racks of type-setting metal cores of transformers. This electric steam generator also contains a jumper made of two parts connecting externally the turns of a common metal tubular secondary winding in a plane perpendicular to the turns, in order to create a short circuit of the turns of the tubular secondary winding at the points of intersection of the circumference of the outer surface of the tubular secondary winding with their diameters parallel to the direction the total vector of magnetic induction in stacked metal cores so that nearby points are electrically connected to each other by one part of the composite jumper in the form of a sphere, and remote points are electrically connected to each other by another part of the composite jumper in the form of an arc of the ring. In addition, this electric steam generator contains means for forced supply of liquid through the internal cavity of the tubular secondary winding, while the tubular secondary winding is made of several metal sections connected in series, differing from each other in the amount of resistance to electric current so that when an electric current passes in each section thermal power is released corresponding to the phase of thermal conversion of water into steam during the movement of water in the internal cavity of the tubular secondary winding (application for invention No. At the same time, in an electric steam generator, the secondary tubular winding consists of heating, evaporating and superheating sections. These sections of the secondary tubular winding are connected in series and may have the same or different inner cavity diameter and different electrical resistance. The electrical resistance of the sections of the secondary tubular winding is selected by calculation depending on the required heating temperature of the section. This electric steam generator is the closest analogue (prototype) to the claimed invention in terms of essential features and the result achieved when using it. But this electric steam generator has significant drawbacks, which primarily consist in the fact that such a design of the steam generator, although it allows you to generate thermal energy per unit time to heat water and convert it into steam in a larger amount than the analogue described above, but still its amount is not enough for its use for industrial purposes. This is explained by the fact that such a design of the steam generator does not allow the use of transformers in the device that are simultaneously connected to different sources of alternating current, differing in phase or frequency, or the use of multi-phase transformers in the device. With this prototype design, the common short-circuited secondary tubular winding is a single closed circuit covering all racks of stacked metal cores of transformers. It should also be noted that with such a design of the prototype electric steam generator, if it is necessary to create an electric steam generator, its metal consumption will increase with an increase in its power. And this is explained by the fact that in this case, due to the increase in the consumed current and the cross section of the wires of the primary windings, the boundaries of the sections of the secondary tubular winding change, which must be re-designed depending on the electric power.
Задача, которую поставил перед собой разработчик нового электрического парогенератора, состояла в создании такого парогенератора, который позволил бы увеличить производительность пара при одновременном снижении металлоёмкости и габаритных размеров парогенератора. Техническим результатом, достигнутым в процессе решения поставленной перед разработчиком задачи, явилась возможность увеличить выработку тепловой энергии в единицу времени для нагрева воды и преобразования её в пар.The task set by the developer of a new electric steam generator was to create a steam generator that would increase the steam productivity while reducing the metal consumption and overall dimensions of the steam generator. The technical result achieved in the process of solving the problem set for the developer was the ability to increase the production of thermal energy per unit time for heating water and converting it into steam.
Сущность заявленного изобретения состоит в том, что в электрическом парогенераторе, включающем электрические трансформаторы, имеющие наборные металлические сердечники, предназначенные для создания замкнутого магнитного поля в них, первичные обмотки, расположенные на сердечниках иThe essence of the claimed invention lies in the fact that in an electric steam generator, including electric transformers having stacked metal cores designed to create a closed magnetic field in them, the primary windings located on the cores and
- 1 039156 электрически изолированные от них, общую трубчатую вторичную обмотку, расположенную в магнитном поле изолированно и охватывающую все стойки наборных металлических сердечников трансформаторов, межтрубные, соединяющие ближайшие точки, и надтрубные, соединяющие наиболее удалённые точки, перемычки поверхностей общей вторичной трубной обмотки в плоскости, перпендикулярной её оси, а также средства для принудительной подачи жидкости через внутреннюю полость общей вторичной трубчатой обмотки, вторичная трубчатая обмотка разделена на участки, охватывающие каждую стойку наборных металлических сердечников трансформаторов электрическими межтрубными и надтрубными перемычками и представляющие собой независимые короткозамкнутые электромагнитные контуры, а трансформаторы выполнены многофазными. Вместе с тем, трансформаторы выполнены трёхфазными. Кроме того, общая вторичная трубчатая обмотка состоит из пакета параллельно связанных труб. Вместе с тем участки, представляющие собой электромагнитные контуры, общей вторичной трубчатой обмотки выполнены разной электрической проводимости. Кроме того, трубы участков, представляющих собой электромагнитные контуры, общей вторичной трубчатой обмотки выполнены разных диаметров. Вместе с тем, на каждом участке, представляющем собой электромагнитные контуры, установлены датчики температуры. Также надтрубные перемычки изготовлены в виде металлических полуколец. Вместе с тем надтрубные перемычки, изготовленные в виде металлических полуколец, выполнены шириной от одной пятой до четверти диаметра соединяемых труб. Помимо прочего, надтрубные перемычки изготовлены в виде металлических дуг. Вместе с тем надтрубные перемычки изготовлены в виде металлических скоб. Помимо прочего, межтрубные перемычки изготовлены в виде металлических сфер. Вместе с тем межтрубные перемычки изготовлены в виде металлических полых цилиндров. Помимо прочего, межтрубные перемычки изготовлены в виде металлических сплошных цилиндров.- 1 039156 electrically isolated from them, a common tubular secondary winding located in a magnetic field isolated and covering all racks of stacked metal cores of transformers, annular, connecting the nearest points, and over-tube, connecting the most distant points, jumpers of the surfaces of a common secondary pipe winding in a plane, perpendicular to its axis, as well as means for forced supply of liquid through the internal cavity of the common secondary tubular winding, the secondary tubular winding is divided into sections covering each rack of stacked metal cores of transformers with electric intertube and overtube jumpers and representing independent short-circuited electromagnetic circuits, and the transformers are made multi-phase . However, the transformers are made three-phase. In addition, the common secondary tubular winding consists of a stack of pipes connected in parallel. At the same time, the sections, which are electromagnetic circuits, of the common secondary tubular winding are made of different electrical conductivity. In addition, the pipes of the sections, which are electromagnetic circuits, of the common secondary tubular winding are made of different diameters. At the same time, temperature sensors are installed in each section, which is an electromagnetic circuit. Also, overpipe jumpers are made in the form of metal half-rings. At the same time, the above-pipe jumpers made in the form of metal half-rings are made with a width from one fifth to a quarter of the diameter of the pipes being connected. Among other things, the above-pipe jumpers are made in the form of metal arcs. At the same time, the above-pipe jumpers are made in the form of metal brackets. Among other things, the interpipe jumpers are made in the form of metal spheres. At the same time, interpipe jumpers are made in the form of metal hollow cylinders. Among other things, interpipe jumpers are made in the form of solid metal cylinders.
Доказательства возможности осуществления нового электрического парогенератора с реализацией указанного назначения приводятся ниже на конкретном примере электрического парогенератора. Этот характерный пример реализации конкретного электрического парогенератора согласно предлагаемому изобретению ни в коей мере не ограничивает объем его правовой защиты. В этом примере дана лишь конкретная иллюстрация нового электрического парогенератора.Evidence of the possibility of implementing a new electric steam generator with the implementation of the specified purpose is given below on a specific example of an electric steam generator. This representative embodiment of a particular electric steam generator according to the invention does not in any way limit the scope of its legal protection. In this example, only a specific illustration of a new electric steam generator is given.
Изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 показан общий вид трехфазного электрического парогенератора (аксонометрия);The invention is illustrated graphically, where in FIG. 1 shows a general view of a three-phase electric steam generator (axonometry);
на фиг. 2 - трубчатая вторичная обмотка (аксонометрия);in fig. 2 - tubular secondary winding (axonometry);
на фиг. 3 - сечение А-А фиг. 2.in fig. 3 is a section A-A of FIG. 2.
В данном конкретном примере электрический парогенератор состоит из двух трехфазных трансформаторов 1, которые включают наборные металлические сердечники 2, имеющие горизонтальную и вертикальную части. Вертикальная часть металлических сердечников 2 сконструирована в виде стоек 3. На стойках 3 металлических сердечников 2 этих трехфазных трансформаторов расположены изолированные от них первичные обмотки 4. Общая для названных двух трехфазных трансформаторов 1 вторичная трубчатая обмотка 5 выполнена из сплошной медной трубы и имеет подводящий 6 и отводящий 7 патрубки. Общая вторичная трубчатая обмотка 5 электрического парогенератора изолирована в магнитном поле и свернута так, что охватывает все стойки 3 наборных металлических сердечников 2 обоих трансформаторов 1 в виде змеевика. Вместе с тем общая вторичная трубчатая обмотка 5 снабжена датчиками температуры 8 и электрическими перемычками: надтрубными 9 и межтрубными 10. Надтрубные 9 электрические перемычки соединяют наиболее удалённые точки, а межтрубные 10 соединяют ближайшие точки поверхностей общей вторичной трубной обмотки 5 в плоскости, перпендикулярной её оси. Надтрубные 9 электрические перемычки изготовлены в виде, например, металлических дуг, полуколец или скоб, а межтрубные 10 - в виде, например, металлических сфер или имеют форму цилиндров, сплошных или полых. Межтрубные 10 электрические перемычки в виде металлических сфер предназначены для точечного контакта с замыкаемыми трубами, а в виде имеющих форму сплошных или полых цилиндров - для линейчатого контакта между трубами. Как показали экспериментальные исследования, такой способ замыкания общей вторичной трубчатой обмотки 5 позволяет наводить индукционные токи большой величины от 3900 А и выше. Токи такой величины необходимы для получения пара для промышленных целей в количестве от 100 кг/ч до 2 т/ч. В этом случае в качестве материала вторичной трубчатой обмотки 5 необходимо использовать материал максимальной электропроводности, например медь и её сплавы. В данном конкретном случае конструктивно надтрубная 9 перемычка выполнена в виде полукольца шириной от одной пятой до четверти диаметра соединяемых труб. Это наиболее оптимальные размеры для конкретного примера. Эксперименты показали, что только такой способ замыкания общей вторичной трубчатой обмотки 5 позволяет наводить индукционные токи такой величины, которые необходимы для создания тока плотностью свыше 60 А/мм. И в этом случае возможно получение в камере парообразования пара в количестве, необходимом для промышленных целей. В частности, общая вторичная трубчатая обмотка 5 может состоять из участков разной электрической проводимости и диаметров. Благодаря надтрубным 9 и межтрубным 10 перемычкам общая вторичная трубчатая обмотка 5 электрически разделена на участки, представляющие собой независимые короткозамкнутые электромагнитные контуры, которые охватывают стойки 3 наборных металлических сердечников 2 и которые создают магнитную индукцию. Разная электрическая проводимость и разные диаметры на отдельных участкахIn this particular example, the electric steam generator consists of two three-phase transformers 1, which include stacked metal cores 2 having horizontal and vertical parts. The vertical part of the metal cores 2 is designed in the form of racks 3. On the racks 3 of the metal cores 2 of these three-phase transformers, primary windings 4 isolated from them are located. 7 pipes. The common secondary tubular winding 5 of the electric steam generator is isolated in a magnetic field and folded so that it covers all racks 3 of stacked metal cores 2 of both transformers 1 in the form of a coil. At the same time, the common secondary tubular winding 5 is equipped with temperature sensors 8 and electric jumpers: overtube 9 and annulus 10. Overtube 9 electric jumpers connect the most distant points, and annulus 10 connect the nearest points of the surfaces of the common secondary tube winding 5 in a plane perpendicular to its axis. Nadrubnye 9 electrical jumpers are made in the form of, for example, metal arcs, half rings or brackets, and annulus 10 - in the form of, for example, metal spheres or are in the form of cylinders, solid or hollow. Annulus 10 electric jumpers in the form of metal spheres are designed for point contact with closed pipes, and in the form of solid or hollow cylinders - for linear contact between pipes. As shown by experimental studies, this method of closing the common secondary tubular winding 5 allows you to induce large induction currents from 3900 A and above. Currents of this magnitude are necessary to produce steam for industrial purposes in quantities from 100 kg/h to 2 t/h. In this case, as the material of the secondary tubular winding 5, it is necessary to use a material of maximum electrical conductivity, for example, copper and its alloys. In this particular case, the above-pipe 9 jumper is structurally made in the form of a half-ring with a width of one fifth to a quarter of the diameter of the connected pipes. These are the most optimal dimensions for a particular example. Experiments have shown that only this way of closing the common secondary tubular winding 5 allows inducing induction currents of such a magnitude that are necessary to create a current with a density of more than 60 A/mm. And in this case, it is possible to obtain steam in the vaporization chamber in the amount necessary for industrial purposes. In particular, the common secondary tubular winding 5 may consist of sections of different electrical conductivity and diameters. Thanks to the overtube 9 and intertube 10 jumpers, the common secondary tubular winding 5 is electrically divided into sections that are independent short-circuited electromagnetic circuits that cover racks 3 of stacked metal cores 2 and which create magnetic induction. Different electrical conductivity and different diameters in individual sections
- 2 039156 общей вторичной трубчатой обмотки 5 требуются для управления и регулировки выработки необходимого количества тепловой энергии, предназначенной для нагрева воды и превращения её в пар. Независимые короткозамкнутые электромагнитные контуры позволяют резко увеличить количество получаемой тепловой энергии по сравнению с прототипом.- 2 039156 of a common secondary tubular winding 5 are required to control and regulate the generation of the required amount of thermal energy intended for heating water and turning it into steam. Independent short-circuited electromagnetic circuits can dramatically increase the amount of thermal energy received in comparison with the prototype.
Таким образом каждый участок общей вторичной трубчатой обмотки 5, охватывающий стойки 3 наборных металлических сердечников 2 трёхфазных трансформаторов 1 от подводящего до отводящего патрубков, разделен на контуры электрическими перемычками 9 и 10. Благодаря этому, а также благодаря применению трехфазных трансформаторов внутренняя полость вторичной трубчатой обмотки 5 от подводящего 6 до отводящего 7 патрубков будет представлять собой собственно камеру парообразования. В наборных металлических сердечниках 2 каждого контура индуцируется магнитное поле одинакового направления. Подбором электрических параметров короткозамкнутых контуров, влияющих на нагрев трубы, во внутренней полости вторичной трубчатой обмотки 5, относящейся к каждому такому контуру, обеспечивают термодинамические условия, соответствующие фазам перехода воды в парообразное состояние в прямоточном электрическом парогенераторе.Thus, each section of the common secondary tubular winding 5, covering the racks 3 of stacked metal cores 2 of three-phase transformers 1 from the inlet to the outlet pipes, is divided into circuits by electrical jumpers 9 and 10. Due to this, and also due to the use of three-phase transformers, the internal cavity of the secondary tubular winding 5 from the inlet 6 to the outlet 7 pipes will be the actual vaporization chamber. In typesetting metal cores 2 of each circuit, a magnetic field of the same direction is induced. By selecting the electrical parameters of short-circuited circuits that affect the heating of the pipe, in the internal cavity of the secondary tubular winding 5, related to each such circuit, thermodynamic conditions are provided corresponding to the phases of the transition of water into a vapor state in a direct-flow electric steam generator.
Для повышения теплоаккумулирующей способности камеры парообразования вторичная трубчатая обмотка 5 может состоять из пакета параллельно связанных труб, уложенных описанным выше образом.To increase the heat storage capacity of the vaporization chamber, the secondary tubular winding 5 may consist of a stack of pipes connected in parallel, laid in the manner described above.
Работает описанный электрический парогенератор следующим образом.The described electric steam generator works as follows.
Вначале обеспечивают движение воды путем подачи ее под давлением через подводящий патрубок 6 во внутреннюю полость общей вторичной трубчатой обмотки 5. Затем первичные обмотки 4 трехфазных трансформаторов 1 подключают к сети переменного тока. В результате этого первичные обмотки 4 индуцируют в наборных металлических сердечниках 2 переменный магнитный поток. Под действием переменного магнитного потока участки общей вторичной трубчатой обмотки 5, которые ограничены короткозамкнутыми электрическими надтрубными 9 и межтрубными 10 перемычками становятся независимыми короткозамкнутыми электромагнитными контурами, которые охватывают магнитный поток в сердечниках 2. Электрические перемычки в виде, например, металлических полуколец 9 и металлических сфер 10 создают безопасное короткое замыкание в каждом независимом контуре витков общей вторичной трубчатой обмотки 5, способное проводить переменный ток большой величины. В общей вторичной трубчатой обмотке 5 возникает электрический ток величиной от 3900 А и выше, достаточной для нагрева воды и превращения её в пар. Электрический ток такой величиной необходим для эффективной работы парогенератора и выработки им промышленно необходимого количества пара. Под действием электрического тока такой величины происходит нагрев независимых короткозамкнутых электромагнитных контуров общей вторичной трубчатой обмотки 5. В данном случае это даёт возможность как бы удлинить общую вторичную трубчатую обмотку 5. Вместе с тем, трехфазные трансформаторы при прочих одинаковых показателях равномерно нагружают электрическую сеть и имеют провода меньшего сечения по сравнению с однофазными. Кроме этого, трехфазные трансформаторы имеют первичные обмотки меньших размеров по сравнению с первичными обмотками однофазных трансформаторов такой же мощности. А удлинение общей вторичной трубчатой обмотки 5 дает увеличение ее теплоаккумулирующей способности. И, как следствие, даёт увеличение площади теплообмена внутренней полости за счет удлинения вторичной трубчатой обмотки 5 и приводит к уменьшению количества осадков в пароводяном тракте вторичной трубчатой обмотки 5. Одновременно тепловая энергия переходит к воде, движущейся во внутренней полости общей вторичной трубчатой обмотки 5. Здесь же происходит испарение воды и полученный пар выходит через отводящий патрубок 7.First, the movement of water is ensured by supplying it under pressure through the inlet pipe 6 into the internal cavity of the common secondary tubular winding 5. Then the primary windings 4 of the three-phase transformers 1 are connected to the AC network. As a result, the primary windings 4 induce an alternating magnetic flux in the stacked metal cores 2. Under the action of an alternating magnetic flux, sections of the common secondary tubular winding 5, which are limited by short-circuited electric overtube 9 and intertube 10 jumpers, become independent short-circuited electromagnetic circuits that cover the magnetic flux in the cores 2. Electric jumpers in the form of, for example, metal half rings 9 and metal spheres 10 create a safe short circuit in each independent circuit of the turns of the common secondary tubular winding 5, capable of conducting a large alternating current. In the common secondary tubular winding 5, an electric current of 3900 A and above arises, sufficient to heat water and turn it into steam. An electric current of this magnitude is necessary for the efficient operation of the steam generator and its production of the industrially required amount of steam. Under the action of an electric current of this magnitude, independent short-circuited electromagnetic circuits of the common secondary tubular winding 5 are heated. In this case, this makes it possible, as it were, to lengthen the common secondary tubular winding 5. At the same time, three-phase transformers, with other things being the same, evenly load the electrical network and have wires smaller cross section compared to single-phase. In addition, three-phase transformers have smaller primary windings compared to the primary windings of single-phase transformers of the same power. And the lengthening of the common secondary tubular winding 5 gives an increase in its heat storage capacity. And, as a result, it gives an increase in the heat exchange area of the internal cavity due to the elongation of the secondary tubular winding 5 and leads to a decrease in the amount of precipitation in the steam-water path of the secondary tubular winding 5. At the same time, thermal energy is transferred to the water moving in the internal cavity of the common secondary tubular winding 5. Here the water evaporates and the resulting steam exits through the outlet pipe 7.
Дополнительные доказательства того, что задача, которую поставили перед собой разработчики нового электрического парогенератора, решена, а именно, что новый электрический парогенератор позволяет увеличить производительность пара при одновременном снижении его габаритных размеров и металлоёмкости по сравнению с прототипом, приводятся ниже на конкретном эксперименте, проведённом авторами изобретения. Кроме того, нижеприведённый эксперимент доказывает, что технический результат в процессе решения поставленной перед разработчиками задачи достигнут, а именно, что увеличивается выработка тепловой энергии в единицу времени для нагрева воды и преобразования её в пар по сравнению с прототипом. Были разработаны и испытаны два электрических парогенератора, оба состоящие из двух трансформаторов с общей вторичной трубчатой обмоткой из медной трубы диаметром 22 мм, охватывающей все стойки обоих трансформаторов. Оба электрические парогенераторы потребляли от сети одинаковый ток 130 А с одинаковым напряжением в 380 В. Первый электрический парогенератор-прототип имел в своей конструкции однофазный трансформатор, а другой трехфазный, согласно технической сущностью, отображённой в формуле изобретения. Первый электрический парогенераторпрототип имел мощность 50 КВт, и его габаритные размеры составляли в мм: 572 х 490 х 375, причём его первичные катушки были из медной шины S32. А второй электрический парогенератор согласно технической сущности, отображённой в формуле изобретения, имел мощность 65 КВт. Его габаритные размеры составляли в мм: 600 х 426х 300, а первичные катушки были из шины S14. Давление воды на входном патрубке у обоих электрических парогенераторов составляло 15 бар, а температура входной воды 20°С. Результаты испытаний показали, что первый электрический парогенератор-прототип мощностьюAdditional evidence that the task set by the developers of the new electric steam generator has been solved, namely, that the new electric steam generator allows you to increase the productivity of steam while reducing its overall dimensions and metal consumption compared to the prototype, are given below on a specific experiment conducted by the authors inventions. In addition, the experiment below proves that the technical result in the process of solving the problem set for the developers has been achieved, namely, that the generation of thermal energy per unit time for heating water and converting it into steam is increased compared to the prototype. Two electric steam generators were developed and tested, both consisting of two transformers with a common secondary tubular winding of copper pipe with a diameter of 22 mm, covering all the racks of both transformers. Both electric steam generators consumed the same current of 130 A from the network with the same voltage of 380 V. The first prototype electric steam generator had a single-phase transformer in its design, and the other three-phase, according to the technical essence displayed in the claims. The first electric prototype steam generator had a power of 50 kW, and its overall dimensions were in mm: 572 x 490 x 375, and its primary coils were from the S32 copper bus. And the second electric steam generator, according to the technical essence displayed in the claims, had a power of 65 kW. Its overall dimensions were in mm: 600 x 426 x 300, and the primary coils were from the S14 bus. The inlet water pressure of both electric steam generators was 15 bar and the inlet water temperature was 20°C. The test results showed that the first prototype electric steam generator with a capacity of
- 3 039156- 3 039156
КВт произвёл 200 кг пара/ч с коэффициентом сухости пара 30%, а второй парогенератор мощностью 65 КВт произвёл 250 кг пара/ч с коэффициентом сухости 40%, при этом второй электрический парогенератор занимает объем в 1,37 раза меньше, чем первый, являющийся прототипом. При этом удельная мощность второго электрического парогенератора по сравнению с электрическим парогенератором возросла в 1,78 раза. Из этих экспериментальных исследований видны преимущества нового электрического парогенератора.kW produced 200 kg of steam/h with a steam dryness coefficient of 30%, and the second steam generator with a capacity of 65 kW produced 250 kg of steam/h with a dryness coefficient of 40%, while the second electric steam generator occupies 1.37 times less volume than the first, which is prototype. At the same time, the specific power of the second electric steam generator increased by 1.78 times compared to the electric steam generator. From these experimental studies, the advantages of the new electric steam generator can be seen.
Claims (13)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017121852A RU2667833C1 (en) | 2017-06-21 | 2017-06-21 | Electric steam generator |
| PCT/RU2018/000406 WO2018236251A1 (en) | 2017-06-21 | 2018-06-19 | Electric steam generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201900556A1 EA201900556A1 (en) | 2020-06-05 |
| EA039156B1 true EA039156B1 (en) | 2021-12-10 |
Family
ID=63668980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201900556A EA039156B1 (en) | 2017-06-21 | 2018-06-19 | Electric steam generator |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110770505B (en) |
| EA (1) | EA039156B1 (en) |
| RU (1) | RU2667833C1 (en) |
| UA (1) | UA123300C2 (en) |
| WO (1) | WO2018236251A1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2736270C1 (en) * | 2020-07-06 | 2020-11-13 | Владимир Михайлович Шипилов | Electric vapor superheater |
| RU2752986C1 (en) * | 2020-07-21 | 2021-08-11 | Георгий Севастиевич Асланов | Electric steam generator |
| RU2758500C1 (en) * | 2021-04-05 | 2021-10-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Electric heating device |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1999446A (en) * | 1933-10-06 | 1935-04-30 | James K Delano | Transformer coupled induction heater |
| RU2138137C1 (en) * | 1998-02-11 | 1999-09-20 | Карманов Евгений Дмитриевич | Induction heater of fluid media |
| RU2263418C2 (en) * | 2001-07-18 | 2005-10-27 | Карманов Евгений Дмитриевич | Inductive heater for fluid substances |
| RU138284U1 (en) * | 2013-10-08 | 2014-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Промышленная компания" | INDUCTION LIQUID HEATER |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU185U1 (en) * | 1993-03-10 | 1994-12-25 | Елшин Анатолий Иванович | Electric boiler |
| RU2007139257A (en) * | 2007-10-22 | 2009-04-27 | Закрытое акционерное общество "Завод Сибирского Технологического Машиностроения" (RU) | FLUID INDUCTION HEATER |
| CN201302155Y (en) * | 2008-10-08 | 2009-09-02 | 王佰忠 | Combined type electric steam generator |
| JP5748202B2 (en) * | 2011-02-04 | 2015-07-15 | トクデン株式会社 | Superheated steam generator |
| CN201947487U (en) * | 2011-03-15 | 2011-08-24 | 熊铭刚 | Electromagnetic heating disc |
| CN202595530U (en) * | 2012-03-26 | 2012-12-12 | 彭素红 | Vapor generator |
-
2017
- 2017-06-21 RU RU2017121852A patent/RU2667833C1/en active
-
2018
- 2018-06-19 WO PCT/RU2018/000406 patent/WO2018236251A1/en active Application Filing
- 2018-06-19 UA UAA201912243A patent/UA123300C2/en unknown
- 2018-06-19 EA EA201900556A patent/EA039156B1/en unknown
- 2018-06-19 CN CN201880041372.5A patent/CN110770505B/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1999446A (en) * | 1933-10-06 | 1935-04-30 | James K Delano | Transformer coupled induction heater |
| RU2138137C1 (en) * | 1998-02-11 | 1999-09-20 | Карманов Евгений Дмитриевич | Induction heater of fluid media |
| RU2263418C2 (en) * | 2001-07-18 | 2005-10-27 | Карманов Евгений Дмитриевич | Inductive heater for fluid substances |
| RU138284U1 (en) * | 2013-10-08 | 2014-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Промышленная компания" | INDUCTION LIQUID HEATER |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2018236251A1 (en) | 2018-12-27 |
| UA123300C2 (en) | 2021-03-10 |
| CN110770505A (en) | 2020-02-07 |
| EA201900556A1 (en) | 2020-06-05 |
| RU2667833C1 (en) | 2018-09-24 |
| CN110770505B (en) | 2021-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA039156B1 (en) | Electric steam generator | |
| JP5748202B2 (en) | Superheated steam generator | |
| CN103245048B (en) | Fluid heater | |
| CN210921360U (en) | Superheated steam generator | |
| US3388230A (en) | Inductionally heated vapor generators and other fluid systems | |
| US5006683A (en) | Device for the electrical induction heating of a fluid contained in a pipeline | |
| RU2658658C1 (en) | Electric steam generator | |
| JP2006064367A (en) | Induction heating type steam generating device | |
| JP2004205146A (en) | Steam generator | |
| RU2650996C1 (en) | Electric steam generator | |
| RU2736270C1 (en) | Electric vapor superheater | |
| RU2667225C1 (en) | Device for heating water and generating steam | |
| US10650962B2 (en) | Power circuit, iron core for Scott connected transformer, Scott connected transformer, and superheated steam generator | |
| RU2752986C1 (en) | Electric steam generator | |
| RU2642818C1 (en) | Electric steam generator | |
| RU200076U1 (en) | ELECTRIC STEAM HEATER | |
| JP7065506B2 (en) | Superheated steam generator | |
| RU193008U1 (en) | Three section inductor | |
| RU2782956C1 (en) | Fluid induction heater | |
| JP2021034294A (en) | Superheated steam producing device | |
| RU203471U1 (en) | Saturated steam induction steam generator | |
| RU2301507C2 (en) | Inductive-conductive liquid heater | |
| JP7065509B2 (en) | Superheated steam generator and conductor tube | |
| RU206564U1 (en) | INDUCTION FLUID HEATER | |
| SU117394A2 (en) | Three Phase Electric Boiler |