RU180162U1 - Электроподогреватель воздуха - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к энергетике и может быть использована для электронагрева воздуха. Электроподогреватель воздуха содержит корпус с входным и выходным отверстиями, входную и опорные трубные доски, в которых продольно установлены снабженные токовводами трубчатые нагревательные элементы, закрепленные со стороны входного отверстия в трубной доске и проходящие с зазором через электроизолирующие узлы опорных досок, токовводы. Токовые перемычки установлены между трубчатыми нагревательными элементами, развернуты по потоку воздуха. В опорных трубных досках выполнены равномерно распределенные относительно трубчатых нагревательных элементов отверстия, проходная площадь межтрубного пространства Sопределяется из расчетной формулы. Полезная модель позволяет повысить эффективность, надежность и ресурс электроподогревателя и снизить пульсационные знакопеременные аэродинамические нагрузки на токовые перемычки. 3 ил.

Description

Полезная модель относится к энергетической технике, в частности электротермии, и может быть использована для электронагрева воздуха.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели является электроподогреватель воздуха, который содержит корпус с входным и выходным отверстиями, входную и опорные трубные доски, в которых продольно установлены трубчатые нагревательные элементы, закрепленные со стороны входного отверстия в трубной доске и проходящие с зазором через электроизолирующие узлы опорных досок, токовводы и токовые перемычки (Патент RU №2400679, МПК F24H 3/08, опубл. 27.09.2010).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является низкая надежность и небольшой ресурс нагревательных элементов из-за наличия высоких термических напряжений в стенках трубчатого нагревательного элемента, возникающих вследствие неравномерного - одностороннего съема тепла, большие габариты корпуса из-за неэффективного использования проходного сечения корпуса и высокие тепловые потери, связанные с габаритами корпуса, а также из-за наличия пульсационных знакопеременных аэродинамических нагрузок на токовых перемычках, установленных поперек потока воздуха.

Технической задачей заявляемой полезной модели является уменьшение тепловых градиентов в нагревательных элементах электроподогревателя, уменьшение габаритов корпуса электроподогревателя, снижение тепловых потерь и снижение аэродинамических нагрузок на токовые перемычки.

Техническая задача решается тем, что электроподогреватель воздуха, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, входную и опорные трубные доски, в которых продольно установлены снабженные токовводами трубчатые нагревательные элементы, закрепленные в трубной доске со стороны входного отверстия корпуса и проходящие с зазором через электроизолирующие узлы опорных досок, и токовые перемычки, согласно полезной модели, в опорных трубных досках выполнены равномерно распределенные относительно трубчатых нагревательных элементов отверстия, суммарная площадь S которых соответствует формуле:

,

где S - суммарная площадь отверстий;

S_отв - суммарная площадь проходных сечений в трубчатых нагревательных элементах;

S_н - площадь наружной поверхности трубчатого нагревательного элемента;

S_в - площадь внутренней поверхности трубчатого нагревательного элемента, проходная площадь межтрубного пространства S_пр соответствует формуле:

,

где S_пр - проходная площадь межтрубного пространства;

G_в - расход воздуха через межтрубное пространство;

G_т - расход воздуха через проходные сечения трубчатых нагревательных элементов,

а токовые перемычки, установленные между трубчатыми нагревательными элементами, развернуты по потоку воздуха.

В предлагаемой полезной модели, в отличие от прототипа, в опорных трубных досках выполнены равномерно распределенные относительно трубчатых нагревательных элементов отверстия, суммарная площадь S которых соответствует формуле:

,

где S - суммарная площадь отверстий;

S_отв - суммарная площадь проходных сечений в трубчатых нагревательных элементах;

S_н - площадь наружной поверхности трубчатого нагревательного элемента;

S_в - площадь внутренней поверхности трубчатого нагревательного элемента, проходная площадь межтрубного пространства S_пр соответствует формуле:

,

где S_пр - проходная площадь межтрубного пространства;

G_в - расход воздуха через межтрубное пространство;

G_т - расход воздуха через проходные сечения трубчатых нагревательных элементов,

а токовые перемычки, установленные между трубчатыми нагревательными элементами, развернуты по потоку воздуха.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого электроподогревателя воздуха, на фиг. 2 - поперечный разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - вид Б в увеличенном масштабе, где 1 - корпус электроподогревателя, 2 - трубчатые нагревательные элементы, снабженные токовводами, 3 - входная трубная доска, 4 - токовые перемычки, 5 - отверстия во входной и опорных трубных досках, 6 - токовводы, 7 - электроизолирующие узлы, 8 - наружная поверхность трубчатого нагревательного элемента с площадью S_н, 9 - внутренняя поверхность трубчатого нагревательного элемента с площадью S_в, 10 - межтрубное пространство с площадью S_пр, 11 - проходное сечение в трубчатых нагревательных элементах, 12 - входное отверстие корпуса электроподогревателя, 13 - выходное отверстие корпуса электроподогревателя, 14 - зазор между трубчатыми элементами и электроизолирующими узлами, 15 - наружная поверхность корпуса электроподогревателя с площадью S_пк, 16 - опорные трубные доски, 17 - площадь отверстий во входной и опорных трубных досках с площадью S_отв, G_в - расход воздуха через межтрубное пространство, G_т - расход воздуха через проходные сечения трубчатых нагревательных элементов.

Работает электроподогреватель следующим образом.

Уменьшение габаритов корпуса 1 электроподогревателя обеспечивается за счет задействования проходного сечения межтрубного пространства 10. Снижение тепловых потерь обеспечивается пропорционально уменьшению наружной поверхности корпуса 1 электроподогревателя с площадью S_пк. Минимизация неравномерности теплосъема со всех поверхностей нагревательных элементов обеспечивается соответствующим распределением расхода потоков воздуха через межтрубное пространство G_в и расхода воздуха через проходные сечения трубчатых нагревательных элементов G_т пропорционально площадям наружной S_н и внутренней S_в поверхностей трубчатых нагревательных элементов и обеспечением, тем самым, равных скоростей потоков воздуха в любом поперечном сечении электроподогревателя внутри и снаружи трубчатых нагревательных элементов 2. Установка токовых перемычек 4 вдоль потока воздуха снижает пульсационные знакопеременные аэродинамические нагрузки на токовые перемычки 4, имеющие место из-за турбулентных отрывных течений, когда они были установлены поперек потока воздуха. Токовые перемычки 4 выполнены в виде лирообразных поперечно установленных компенсаторов. Зазор 14 выполнен для возможности относительных тепловых расширений.

Таким образом, выполнение предлагаемой полезной модели с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками, позволяет повысить эффективность электроподогревателя за счет уменьшения габаритов корпуса и, соответственно, тепловых потерь с него, повысить надежность и ресурс электроподогревателя, за счет равномерного распределения воздушных потоков G_в и G_т по поверхностям нагревательных элементов, и соответственно минимизации тепловых градиентов в нагревательных элементах и снизить пульсационные знакопеременные аэродинамические нагрузки на токовые перемычки, за счет установки их вдоль потока.

Claims (11)

1. Электроподогреватель воздуха, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, входную и опорные трубные доски, в которых продольно установлены снабженные токовводами трубчатые нагревательные элементы, закрепленные со стороны входного отверстия в трубной доске и проходящие с зазором через электроизолирующие узлы опорных досок, токовводы и токовые перемычки, отличающийся тем, что в опорных трубных досках выполнены равномерно распределенные относительно трубчатых нагревательных элементов отверстия, суммарная площадь S которых соответствует формуле:
2. 
3. где S - суммарная площадь отверстий;
4. S_отв - суммарная площадь проходных сечений в трубчатых нагревательных элементах;
5. S_н - площадь наружной поверхности трубчатого нагревательного элемента;
6. S_в - площадь внутренней поверхности трубчатого нагревательного элемента, проходная площадь межтрубного пространства S_пр соответствует формуле:
7. 
8. где S_пр - проходная площадь межтрубного пространства;
9. G_в - расход воздуха через межтрубное пространство;
10. G_т - расход воздуха через проходные сечения трубчатых нагревательных элементов,
11. а токовые перемычки, установленные между трубчатыми нагревательными элементами, развернуты по потоку воздуха.

Images