RU127568U1

RU127568U1 - VACUUM TUBULAR ELECTRIC HEATER

Info

Publication number: RU127568U1
Application number: RU2012145306/07U
Authority: RU
Inventors: Валерий Вениаминович Залетин; Андрей Михайлович Голубков
Original assignee: Валерий Вениаминович Залетин
Priority date: 2012-10-24
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2013-04-27

Abstract

Вакуумный трубчатый электронагреватель, содержащий нагревательный элемент и корпус в виде трубки, в которой создан вакуум, залита рабочая жидкость и размещен фитиль из капиллярно-пористого материала, отличающийся тем, что нагревательный элемент выполнен с диэлектрическим покрытием и смонтирован внутри вакуумной трубки, а его контакты через диэлектрическую вставку выведены наружу для подключения к электрической сети.A vacuum tubular electric heater containing a heating element and a housing in the form of a tube in which a vacuum is created, the working fluid is poured and a wick of capillary-porous material is placed, characterized in that the heating element is made with a dielectric coating and mounted inside the vacuum tube, and its contacts through dielectric insert brought out to connect to the electrical network.

Description

Полезная модель касается конструкции вакуумного трубчатого электронагревателя, который может быть использован для обогрева помещений любого назначения, а также для нагрева различных сред и веществ.The utility model relates to the design of a vacuum tubular electric heater, which can be used for heating rooms for any purpose, as well as for heating various media and substances.

Известно большое разнообразие трубчатых электронагревателей (ТЭН), которые в последнее время получили широкое распространение. Они имеют разную конструкцию, форму и размеры.A wide variety of tubular electric heaters (TEN) are known, which have recently become widespread. They have different designs, shapes and sizes.

Известен ТЭН, который содержит 2 кожуха: внутренний кожух выполнен кварцевым, а наружный металлическим. Пространство между кварцевым и металлическим кожухами заполнено графитовым порошком или смесью кристаллической и аморфной двуокиси кремния (свидетельство на полезную модель ФРГ N9017596, кл. Н05В 3/44, 1991 г.). Указанные ТЭНы имеют низкие теплопроводность и долговечность, т.к. графитовый наполнитель при высокой теплопроводности, имеет низкую электрическую прочность, что приводит к пробоям наполнителя. А из-за низкой теплопроводности кристаллического и аморфного оксида кремния снижается теплопроводность ТЭНа.Known heater, which contains 2 casing: the inner casing is made of quartz, and the outer metal. The space between the quartz and metal casings is filled with graphite powder or a mixture of crystalline and amorphous silicon dioxide (certificate for utility model Germany N9017596, class Н05В 3/44, 1991). These heating elements have low thermal conductivity and durability, because graphite filler at high thermal conductivity, has a low electric strength, which leads to breakdowns of the filler. And due to the low thermal conductivity of crystalline and amorphous silicon oxide, the thermal conductivity of the heating element decreases.

Известен ТЭН с контактными стержнями на торцах трубчатого кожуха, в центре которого сформирована зона нагрева из смеси окиси кремния и графита (патент ГДР N233902, кл. Н05В 3/10, 1986). Долговечность этого ТЭНа невысока из-за того, что его контактные стержни выполнены конусными и напряженность электрического поля на вершинах конуса увеличена, что является причиной пробоя. Теплопроводность его невысока, т.к. графит отделен от стержней слоем бесцветного оксида кремния и не используется способность графита поглощать тепловое излучение стержней.Known TEN with contact rods at the ends of the tubular casing, in the center of which a heating zone is formed from a mixture of silicon oxide and graphite (GDR patent N233902, CL Н05В 3/10, 1986). The durability of this heater is low due to the fact that its contact rods are made conical and the electric field strength at the vertices of the cone is increased, which is the cause of the breakdown. Its thermal conductivity is low, because graphite is separated from the rods by a layer of colorless silicon oxide and the ability of graphite to absorb the thermal radiation of the rods is not used.

ТЭН по патенту на изобретение №2128893, 24.10.1995, представляет собой трубчатый электронагреватель, содержащий расположенный в кварцевом кожухе нагревательный элемент, при этом кварцевый кожух установлен в металлическом кожухе, а пространство между ними заполнено наполнителем с низкой поглощательной способностью теплового излучения нагревательного элемента, например электротехническим периклазовым порошком с добавлением порошка с высокой поглощательной способностью теплового излучения нагревательного элемента, например графитового порошка и/или сажи.The heater according to the patent for invention No. 2188893, 10.24.1995, is a tubular electric heater containing a heating element located in a quartz casing, while the quartz casing is installed in a metal casing, and the space between them is filled with a filler with low absorption of thermal radiation of the heating element, for example electrotechnical periclase powder with the addition of a powder with a high absorption capacity of thermal radiation of a heating element, such as graphite grove and / or soot.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, низкая мощность теплопроводности, высокое потребление электроэнергии.The disadvantage of this device is the design complexity, low thermal conductivity, high energy consumption.

Также известны тепловые трубки, информация о которых приведена в Интернете на сайте по адресу http://www.trizminsk.org/e/21102100.htm#tt03. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому ТЭНу можно считать вакуумный трубчатый электронагреватель по патенту РФ на полезную модель №120306 от 02.04.2012 г., содержащий корпус в виде вакуумной трубки, в которой залита рабочая жидкость и размещен фитиль из капиллярно-пористого материала. Трубка имеет сужение в средней части, внутри трубки, в месте наименьшего сечения, установлен нагреватель, а снаружи, в месте сужения корпуса, размещены диэлектрическая трубка и электрический нагревательный элемент. В качестве рабочей жидкости может быть использована вода и другие жидкие среды.Heat pipes are also known, information on which is given on the Internet at the website at http://www.trizminsk.org/e/21102100.htm#tt03. The closest technical solution to the proposed heater can be considered a vacuum tubular electric heater according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 120306 dated 04/02/2012, containing a housing in the form of a vacuum tube in which the working fluid is filled and a wick of capillary-porous material is placed. The tube has a narrowing in the middle part, a heater is installed inside the tube, at the smallest section, and a dielectric tube and an electric heating element are placed outside, in the place of narrowing of the casing. As the working fluid can be used water and other liquid media.

Как показала практика, эффективность работы ТЭНа по патенту №120306 может быть усовершенствована.As practice has shown, the efficiency of the heater according to patent No. 120306 can be improved.

Задача предлагаемого решения - повышение эффективности трубчатого электронагревателя за счет снижения затрат электроэнергии и повышения мощности теплопередачи.The objective of the proposed solution is to increase the efficiency of a tubular electric heater by reducing the cost of electricity and increasing heat transfer power.

Для решения поставленной задачи в вакуумном трубчатом электронагревателе, содержащем нагреватель и корпус в виде вакуумной трубки, в которой залита рабочая жидкость и размещен фитиль из капиллярно-пористого материала, существенно изменена конструкция. Электронагреватель выполнен с диэлектрическим покрытием и смонтирован внутри трубки, а его контакты через диэлектрическую вставку выведены наружу для подключения к электрической сети.To solve this problem in a vacuum tubular electric heater containing a heater and a housing in the form of a vacuum tube, in which the working fluid is filled and a wick of capillary-porous material is placed, the design has been substantially changed. The electric heater is made with a dielectric coating and mounted inside the tube, and its contacts through the dielectric insert are brought out to connect to the electrical network.

Корпус может быть металлическим или кварцевым.The case may be metal or quartz.

Введение электронагревателя внутрь трубки сокращает потребление энергии для нагрева и сокращает потери энергии вне трубки.The introduction of an electric heater inside the tube reduces the energy consumption for heating and reduces the energy loss outside the tube.

Предлагаемый ТЭН представлен на фиг.1 и 2, где показаны:The proposed heater is shown in figures 1 and 2, which show:

Фиг.1 - вид спереди в разрезе,Figure 1 is a front view in section,

Фиг.2 - вид с торца в разрезе.Figure 2 is an end view in section.

Корпус ТЭНа представляет собой вакуумную трубку 1 (фиг.1). Внутри корпуса размещен фитиль из капиллярно-пористого материала 2 (фиг.1 и 2) и залита рабочая жидкость. В торце трубки 1 закреплен электронагревательный элемент 3, например, металлический проводник, выполненный из сплава с высоким удельным сопротивлением. Нагревательный элемент введен внутрь вакуумной трубки 1. Причем, та часть нагревательного элемента 3, которая введена внутрь вакуумной трубки, выполнена с диэлектрическим покрытием (например, керамическим напылением). Концы электронагревательного элемента 3 подключены к электрической сети. Для исключения короткого замыкания электронагревательный элемент вводится внутрь вакуумной трубки 1 через диэлектрическую, например, керамическую, вставку 4.The housing of the heater is a vacuum tube 1 (figure 1). A wick of capillary-porous material 2 (Figs. 1 and 2) is placed inside the housing and the working fluid is filled. An electric heating element 3, for example, a metal conductor made of an alloy with a high resistivity, is fixed at the end of the tube 1. The heating element is inserted inside the vacuum tube 1. Moreover, the part of the heating element 3 that is inserted inside the vacuum tube is made with a dielectric coating (for example, ceramic spraying). The ends of the electric heating element 3 are connected to the electric network. To avoid short circuits, the electric heating element is introduced into the vacuum tube 1 through a dielectric, for example, ceramic, insert 4.

ТЭН работает следующим образом. При нагревании электронагревательного элемента 3 рабочая жидкость внутри трубки 1 переходит в пар, давление насыщения паров в этой зоне резко повышается, пар начинает перемещаться в зону с меньшим давлением, т.е. к холодному торцу трубки. На холодном торце трубки пар конденсируется, оседает в виде капель на капиллярно-пористом материале фитиля 2. Благодаря наличию в капиллярно-пористом материале 2 проводящих канальцев, осевшие капли по канальцам капиллярно-пористого материала 2, как по фитилю, снова перетекают в зону нагрева. Процесс испарения, конденсации и перетекания жидкости повторяется. В результате от постоянно перетекаемой и подогреваемой жидкости нагревается корпус трубки 1, тепло от которого излучается в окружающую среду.TEN works as follows. When heating the electric heating element 3, the working fluid inside the tube 1 passes into steam, the vapor saturation pressure in this zone rises sharply, the steam begins to move into the zone with lower pressure, i.e. to the cold end of the tube. At the cold end of the tube, the vapor condenses, settles in the form of droplets on the capillary-porous material of the wick 2. Due to the presence of 2 conductive tubules in the capillary-porous material, the deposited drops on the tubules of the capillary-porous material 2, as through the wick, again flow into the heating zone. The process of evaporation, condensation and fluid flow is repeated. As a result, from the constantly flowing and heated liquid, the tube body 1 is heated, the heat from which is radiated into the environment.

Предлагаемый вакуумный трубчатый электронагреватель имеет простую конструкцию. Однако при упрощении конструкции удалось существенно повысить эффективность ТЭНа, т.к. электронагревательный элемент 3 располагается непосредственно в вакууме и требует меньшей энергии для нагрева. В прототипе, при внешним расположении электронагревательного элемента, часть тепла переизлучается в окружающую среду, а часть тепла теряется при распространении через стенки вакуумной трубки.The proposed vacuum tubular electric heater has a simple design. However, while simplifying the design, it was possible to significantly increase the efficiency of the heater; The electric heating element 3 is located directly in a vacuum and requires less energy for heating. In the prototype, with the external location of the electric heating element, part of the heat is re-emitted into the environment, and part of the heat is lost when propagating through the walls of the vacuum tube.

В результате существенного снижения потерь при передаче тепла от нагревательного элемента к рабочей жидкости стало возможным снижение электрической мощности, необходимой для нагрева ТЭНа.As a result of a significant reduction in losses during the transfer of heat from the heating element to the working fluid, it became possible to reduce the electric power needed to heat the heater.

Кроме того, в результате введения в конструкцию вакуумной трубки электронагревательного элемента, появилась возможность регулировать температуру нагрева ТЭНа посредством изменения температуры нагрева электронагревательного элемента.In addition, as a result of introducing the electric heating element into the vacuum tube design, it became possible to control the heating temperature of the heating element by changing the heating temperature of the electric heating element.

Claims

A vacuum tubular electric heater containing a heating element and a housing in the form of a tube in which a vacuum is created, the working fluid is filled and a wick of capillary-porous material is placed, characterized in that the heating element is made with a dielectric coating and mounted inside the vacuum tube, and its contacts through dielectric insert brought out to connect to the electrical network.