RU2079797C1

RU2079797C1 - Electrically heated boiler

Info

Publication number: RU2079797C1
Application number: RU94039437A
Authority: RU
Inventors: Роберт Александрович Болотов; Людмила Ивановна Черепанова
Original assignee: Роберт Александрович Болотов; Людмила Ивановна Черепанова
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1997-05-20
Also published as: RU94039437A

Abstract

FIELD: room heating. SUBSTANCE: electrically heated boiler has transformer 1, pipelines 6, 7, header 5, primary winding 3 and secondary one, crossover leg 8. Secondary winding is made of electricity conducting rods 4 and U-shaped header 5 with turning 9. Crossover leg 8 installed between pipelines 6 and 7 is hollow. Small amount of water passing through the boiler reduces salt deposition onto its inner surface that allows one to transmit energy to the liquid medium, and do not increase temperature of rods 4 and header 5, and eliminate overheating the primary winding 3. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротермии и предназначено для нагрева жидких сред в различных теплотехнических процессах и может быть использовано для отопления жилых и производственных помещений горячей водой или паром высокого давления. The invention relates to the field of electrothermics and is intended for heating liquid media in various thermotechnical processes and can be used for heating residential and industrial premises with hot water or high pressure steam.

Известны водогрейные котлы, использующие энергию природного топлива: угля, газа, мазута, керосина или дров. Известно также устройство для нагрева текучей среды по авт. св. N 9555524, в котором электрическая энергия посредством магнитного поля передается жидкой среде. Water-heating boilers using the energy of natural fuels are known: coal, gas, fuel oil, kerosene or firewood. A device for heating a fluid according to ed. St. N 9555524, in which electrical energy is transmitted through a magnetic field to a liquid medium.

Устройство содержит трансформатор с первичной обмоткой, вторичную обмотку в виде змеевика, трубопроводы, коллекторы, соединенные с этими трубопроводами и связанные с технологическими трубопроводами, шунтирующие перемычками и шунтирующая шина соединяют трубопроводы и коллекторы. The device comprises a transformer with a primary winding, a secondary winding in the form of a coil, pipelines, collectors connected to these pipelines and connected to technological pipelines, shunt jumpers and a shunt bus connect pipelines and collectors.

Данное устройство имеет ряд существенных недостатков:
большое индуктивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора, выполненной в виде змеевика, и, как следствие, высокое потребление реактивной мощности, т.к. индуктивность рассеяния обмоток трансформатора пропорциональна W² (W количество витков змеевика), и площадь, охватываемой вторичной обмоткой трансформатора,
повышенный износ изоляции первичной обмотки трансформатора, поскольку змеевик (вторичная обмотка) намотан на первичную обмотку, последняя дополнительно нагревается за счет нагретой жидкости в змеевике, т.е. передача тепла от змеевика к первичной обмотке осуществляется конвекцией и радиацией,
сложность конструкции, которая заключается в закреплении эмеевика поскольку на последний действуют значительные динамические силы, вызванные протеканием большого тока по змеевику с магнитным полем первичной обмотки,
высокое отложение солей (накипи) на внутренней стороне змеевика при нагреве природной воды, в которой высокое содержание солей кальция и магния, что приводит к снижению теплоотдачи и перегреву змеевика и первичной обмотки трансформатора.This device has a number of significant disadvantages:
high inductance of the secondary winding of the transformer, made in the form of a coil, and, as a result, high consumption of reactive power, because the dissipation inductance of the transformer windings is proportional to W ² (W is the number of turns of the coil), and the area covered by the secondary winding of the transformer,
increased wear of the insulation of the primary winding of the transformer, since the coil (secondary winding) is wound on the primary winding, the latter is additionally heated by heated fluid in the coil, i.e. heat transfer from the coil to the primary winding is carried out by convection and radiation,
the complexity of the design, which consists in fixing the enamel since the latter is subject to significant dynamic forces caused by the flow of a large current through the coil with the magnetic field of the primary winding,
high deposition of salts (scale) on the inner side of the coil when heating natural water, in which there is a high content of calcium and magnesium salts, which leads to a decrease in heat transfer and overheating of the coil and the primary winding of the transformer.

Целью изобретения является устранение перечисленных недостатков. The aim of the invention is to remedy these disadvantages.

Поставленная цель достигается тем, что вторичная обмотка трансформатора выполнена из электропроводных стержней и U образного коллектора, на котором выполнены проточки, а перемычка между трубопроводами выполнена полой. This goal is achieved in that the secondary winding of the transformer is made of electrically conductive rods and a U-shaped collector, on which grooves are made, and the jumper between the pipelines is hollow.

Выполнение вторичной обмотки трансформатора из стержней и U образного коллектора позволит значительно снизить индуктивность последней за счет резкого снижения числа витков и площади, занимаемой контуром вторичной обмотки, кроме того, упрощается крепление вторичной обмотки, т.к. нет необходимости крепить вторичную обмотку относительно первичной, ее можно крепить к корпусу котла. Поскольку в предлагаемом устройстве вторичная обмотка вынесена из зоны первичной обмотки, т. е. основная мощность выделяется в проточках U образного коллектора, а в стержнях она минимальна, то резко сокращается тепловое воздействие на первичную обмотку трансформатора. Установление полой высокоэлектропроводной перемычки между трубопроводами подвода и отвода нагреваемой жидкости позволяет на ряду с защитой от такой утечки защитить U образный коллектор от отложения солей при работе в качестве водогрейного котла, т. к. U образный коллектор в процессе работы пропускает через себя только количество воды, образующееся в пар. The secondary winding of the transformer from the rods and the U-shaped collector will significantly reduce the inductance of the latter due to a sharp decrease in the number of turns and the area occupied by the secondary winding circuit, in addition, the securing of the secondary winding is simplified, since there is no need to fix the secondary winding relative to the primary, it can be attached to the boiler body. Since in the proposed device the secondary winding is removed from the primary winding zone, i.e., the main power is allocated in the grooves of the U-shaped collector, and in the rods it is minimal, the thermal effect on the primary winding of the transformer is sharply reduced. The installation of a hollow high-conductivity jumper between the pipelines for supplying and discharging the heated fluid allows, along with protection against such a leak, to protect the U-shaped collector from salt deposition when working as a boiler, since the U-shaped collector passes only a quantity of water through itself, formed in par.

Предлагаемый электрический котел представлен на чертеже. Он содержит трехфазный трансформатор 1 с тремя магнитными стержнями 2, на которых установлены первичные обмотки 3, в зазорах между первичными обмотками 3 и магнитными стержнями 2 установлены электропроводные стержни 4, которые приварены своими концами к U образному коллектору 5. На концах U образного коллектора установлены два трубопровода 6 и 7 для отвода и подвода нагреваемой жидкости, которые соединены между собой полой высокоэлектропроводной перемычкой 8. На верхнем участке U образного коллектора выполнены проточки 9. The proposed electric boiler is shown in the drawing. It contains a three-phase transformer 1 with three magnetic rods 2, on which the primary windings 3 are installed, in the gaps between the primary windings 3 and magnetic rods 2 are electrically conductive rods 4, which are welded with their ends to the U-shaped collector 5. Two are installed at the ends of the U-shaped collector pipelines 6 and 7 for draining and supplying a heated fluid, which are interconnected by a hollow high-conductivity jumper 8. Grooves 9 are made on the upper section of the U-shaped collector.

Устройство работает следующим образом. Теплоноситель (например, природная вода) через трубопровод 7 заполняет U образный коллектор 5, трубопровод 7 и перемычку 8. После заполнения электрического котла первичные обмотки 3 трансформатора 1 подключают к питающей сети трехфазного тока. The device operates as follows. The coolant (for example, natural water) through line 7 fills the U-shaped collector 5, line 7 and jumper 8. After filling the electric boiler, the primary windings 3 of transformer 1 are connected to a three-phase current supply network.

Электрический ток, протекающий по первичным обмоткам 3, наводит в стержнях 2 трансформатора 1 магнитное поле, которое в свою очередь индуцирует электрический ток во вторичной обмотке трансформатора 1, образованной стержнями 4 и коллектором 5, который вызывает их нагрев. Для исключения перегрева обмоток 3 коллектор 5 в своей верхней части имеет проточки 9, которые обладают омическим сопротивлением, намного большим сопротивлений стержней 4 и непроточного участка коллектора 5, на участках 9 происходит выделение всей электрической мощности трансформатора 1. Нагрев воды на участках 9 коллектора 5 происходит до образования пара, который с большой скоростью поступает в трубопровод 6, где происходит эжекция воды из перемычки 8. Пар, смешиваясь с эжектируемой водой, нагревает ее. Известно, что 1 моль (18 г) воды, испаряясь, занимает объем 22,4 л, таким образом через котел в единицу времени проходит в 1000 раз меньше природной воды, чем через трубопровод 7, перемычку 8 и трубопровод 6. Незначительный объем воды, проходящий через котел, уменьшает на его внутренней поверхности солеотложение, а это позволяет с высокой эффективностью передавать энергию жидкой среде и не повышать температуру стержней 4, коллектора 5 и исключить перегрев первичных обмоток 3. The electric current flowing through the primary windings 3 induces a magnetic field in the rods 2 of the transformer 1, which in turn induces an electric current in the secondary winding of the transformer 1, formed by the rods 4 and the collector 5, which causes them to heat up. To avoid overheating of the windings 3, the collector 5 in its upper part has grooves 9, which have ohmic resistance, much greater than the resistance of the rods 4 and the non-flowing section of the collector 5, in sections 9, the entire electrical power of the transformer 1 is released. Heating of the water in sections 9 of the collector 5 occurs before the formation of steam, which flows at high speed into the pipeline 6, where water is ejected from the jumper 8. The steam, mixing with the ejected water, heats it. It is known that 1 mol (18 g) of water, evaporating, occupies a volume of 22.4 liters, thus 1000 times less natural water passes through the boiler per unit time than through pipeline 7, jumper 8 and pipeline 6. A small amount of water, passing through the boiler, reduces salt deposition on its inner surface, and this allows high energy efficiency to transfer energy to the liquid medium and not to increase the temperature of the rods 4, collector 5 and to exclude overheating of the primary windings 3.

Claims

An electric boiler for heating liquid media containing a transformer, primary and secondary windings, collectors and pipelines for supplying and discharging a liquid medium and a jumper, characterized in that the secondary winding is made of electrically conductive rods and a U-shaped collector, on which grooves are made, and a jumper between the pipelines is hollow.