RU2127029C1

RU2127029C1 - Electrode water heater

Info

Publication number: RU2127029C1
Application number: RU98102435A
Authority: RU
Inventors: О.Л. Цыганко; В.П. Струев; М.Г. Хорьков
Original assignee: Цыганко Олег Леонидович; Струев Вячеслав Петрович; Хорьков Марк Георгиевич
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 1999-02-27

Abstract

FIELD: electrical engineering, in particular, hot water and heat supply systems. SUBSTANCE: device has housing which contains water to be heated, and sequence of heating elements, which are located in housing. Each of heating elements is designed as two coaxial cylindrical metal electrodes, one of which is solid. Electrode are equipped with current terminals. Inter-electrode space in each element is split into several sections by horizontal water-tight dielectric walls. Each section in outer electrode is equipped with holes. Lower part of sections has greater number of holes in comparison to upper parts. EFFECT: decreased size, simplified design, increased reliability of operations. 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам электродного нагрева жидких сред, и может найти применение в системах тепловодоснабжения и отопления. The present invention relates to electrical engineering, in particular to devices for electrode heating of liquid media, and may find application in systems of heat supply and heating.

Известен электродный нагреватель жидкой среды, содержащий снабженный патрубками ввода и вывода среды корпус, в котором установлены пакет вертикальных неподвижных разделенных зазорами пластинчатых электродов и введенный в указанные зазоры пакет равновеликих электродам изоляционных пластин, соединенных со штоком вертикального перемещения [1]. A well-known electrode heater of a liquid medium containing a housing provided with nozzles for input and output of the medium, in which a stack of vertical stationary plate electrodes separated by gaps and a packet of equal-sized electrodes of insulating plates connected to a vertical displacement rod are inserted into these gaps [1].

Недостатком известной конструкции является наличие механической системы регулирования мощности нагревателя, что уменьшает надежность конструкции и увеличивает ее габариты. A disadvantage of the known design is the presence of a mechanical system for regulating the power of the heater, which reduces the reliability of the structure and increases its dimensions.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электродный водонагреватель, состоящий из корпуса и нагревательных элементов, выполненных в виде коаксиальных цилиндрических металлических электродов, имеющих токовводы. The closest to the invention in technical essence and the achieved result is an electrode water heater, consisting of a housing and heating elements made in the form of coaxial cylindrical metal electrodes having current leads.

Нагрев осуществляется при протекании тока через слой воды между электродами. Режим работы водонагревателя обеспечивается наличием воздушной пробки в верхней части нагревательной камеры. Мощность нагревателя регулируется механизмом перемещения нагревательной камеры, изменяющим уровень воздушной пробки в электродной системе, а следовательно и площади активной поверхности электродов [2]. Heating is carried out when current flows through a layer of water between the electrodes. The mode of operation of the water heater is ensured by the presence of an air plug in the upper part of the heating chamber. The power of the heater is regulated by the movement mechanism of the heating chamber, which changes the level of the air plug in the electrode system, and therefore the area of the active surface of the electrodes [2].

Недостатками известной конструкции является необходимость оборудования нагревателя системой управления мощности, компенсирующей изменение электропроводности воды при изменении ее температуры, что увеличивает его габариты и уменьшает надежность, а также наличие отложения солей и накипи на электродах в процессе их работы. The disadvantages of the known design is the need to equip the heater with a power control system that compensates for the change in the electrical conductivity of the water when its temperature changes, which increases its dimensions and reduces reliability, as well as the presence of salt and scale deposits on the electrodes during their operation.

Задачей настоящего изобретения является создание новой конструкции электродного нагревателя жидкости, которая исключает необходимость внешнего регулирования для компенсации изменений электропроводности воды, устраняет отложение солей и накипи на электродах и уменьшает массо-габаритные характеристики всей конструкции. The present invention is the creation of a new design of an electrode fluid heater, which eliminates the need for external regulation to compensate for changes in the electrical conductivity of water, eliminates the deposition of salts and scale on the electrodes and reduces the weight and size characteristics of the entire structure.

Поставленная задача решается тем, что в электродном нагревателе жидкости, состоящем из корпуса с нагреваемой жидкостью и ряда нагревательных элементов, помещенных в корпус, каждый из которых выполнен в виде двух коаксиальных цилиндрических металлических электродов, один из которых выполнен сплошным и, имеющих токовводы, согласно изобретению межэлектродное пространство в каждом элементе разделено на ряд секций горизонтальными водонепроницаемыми диэлектрическими перегородками, а в каждой секции в наружном электроде выполнены сквозные отверстия, причем в нижней части секции образовано большее количество отверстий, а в верхней ее части - меньшее. The problem is solved in that in an electrode fluid heater, consisting of a housing with a heated fluid and a series of heating elements placed in the housing, each of which is made in the form of two coaxial cylindrical metal electrodes, one of which is solid and having current leads, according to the invention interelectrode space in each element is divided into a number of sections by horizontal waterproof dielectric partitions, and through sections are made in each section in the outer electrode e holes, moreover, in the lower part of the section a larger number of holes is formed, and in its upper part - less.

Такая конструкция электродного нагревателя жидкости создает в межэлектродном пространстве каждой пары электродов при подаче напряжения на них ряд парогенераторов за счет разности площадей нижних и верхних отверстий и небольших размеров каждой секции. Тепло из каждой секции передается паром, который вырывается из отверстий, барботирует в остальной объем нагревателя и конденсируется. Это обеспечивает высокий коэффициент теплопередачи, сокращая время разогрева всей системы циркуляции теплоносителя, кроме того, нерастворимые соли, образующиеся в каждой секции под воздействием пульсации жидкости и кипения, выносятся с паром в окружающий объем. This design of the electrode fluid heater creates in the interelectrode space of each pair of electrodes when voltage is applied to them a number of steam generators due to the difference in the area of the lower and upper holes and the small size of each section. Heat from each section is transferred by steam, which breaks out of the holes, sparges into the remaining volume of the heater and condenses. This provides a high heat transfer coefficient, reducing the heating time of the entire coolant circulation system, in addition, insoluble salts formed in each section under the influence of liquid pulsation and boiling are carried out with steam into the surrounding volume.

Компактность нагревателя осуществлена тем, что кипение локализовано в небольших объемах, что исключает закипание теплоносителя в объеме корпуса нагревателя, и как следствие срыв циркуляции теплоносителя по контуру нагрева. The heater is compact in that boiling is localized in small volumes, which eliminates the boiling of the coolant in the volume of the heater body, and as a result, the breakdown of the coolant circulation along the heating circuit.

Сопоставительный анализ заявляемого электродного нагревателя жидкости и прототипа показывает, что межэлектродное пространство разделено на ряд секций горизонтальными водонепроницаемыми диэлектрическими перегородками, а в каждой секции в наружном электроде выполнены сквозные отверстия, причем в нижней части секции образовано большее количество отверстий, а в верхней ее части - меньшее. A comparative analysis of the inventive electrode fluid heater and the prototype shows that the interelectrode space is divided into a number of sections by horizontal waterproof dielectric partitions, and through holes are made in each section in the outer electrode, with a larger number of holes formed in the lower part of the section and fewer in the upper part .

Таким образом, заявляемый электродный нагреватель жидкости соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the inventive electrode fluid heater meets the criteria of the invention of "novelty."

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволило сделать вывод, что оно явным образом не следует из уровня техники, и, следовательно, соответствует критерию "изобретательский уровень". Comparison of the proposed solutions not only with the prototype, but also with other technical solutions in the art allowed to conclude that it does not explicitly follow from the prior art, and therefore meets the criterion of "inventive step".

Возможность использования заявляемого изобретения в системах водоснабжения и отопления обеспечивает ему соответствие критерию "промышленная применимость". The possibility of using the claimed invention in water supply and heating systems ensures that it meets the criterion of "industrial applicability".

Заявляемый электродный нагреватель жидкости изображен на чертеже, где представлен общий вид электродного нагревателя в разрезе. The inventive electrode fluid heater is shown in the drawing, which shows a General view of the electrode heater in section.

Электродный нагреватель жидкости состоит из корпуса 1 с нагреваемой жидкостью 2 и ряда нагревательных элементов 3, помещенных в корпус 1, каждый из которых выполнен в виде двух коаксиальных цилиндрических металлических электродов 4, 5, один из которых 4 выполнен сплошным и, имеющих токовводы 6, 7, межэлектродное пространство 8 в каждом элементе 3 разделено на ряд секций 9 горизонтальными водонепроницаемыми диэлектрическими перегородками 10. В каждой секции 9 в наружном электроде 5 выполнены сквозные отверстия, причем в нижней части секции 9 образовано большее количество отверстий 11, а в верхней ее части - меньшее количество отверстий 12. The electrode fluid heater consists of a housing 1 with a heated fluid 2 and a series of heating elements 3 placed in the housing 1, each of which is made in the form of two coaxial cylindrical metal electrodes 4, 5, one of which 4 is solid and having current leads 6, 7 , the interelectrode space 8 in each element 3 is divided into a number of sections 9 by horizontal waterproof dielectric partitions 10. In each section 9, through holes are made in the outer electrode 5, and in the lower part of section 9 there is an image A larger number of holes 11 is defined, and in its upper part, a smaller number of holes 12.

При работе электродного нагревателя жидкость 2 из корпуса 1 поступает в секции 9, где закипает, находясь между включенными электродами 4, 5, образуя пар, который вырывается через отверстия 11 и 12 в жидкостное пространство 2, окружающее элемент 3, перемешивая слои жидкости 2 и увеличивая их теплообмен. По мере испарения секция 9 заполняется жидкостью 2 через отверстия. During the operation of the electrode heater, the liquid 2 from the housing 1 enters into section 9, where it boils, being between the switched on electrodes 4, 5, forming a vapor that breaks out through holes 11 and 12 into the liquid space 2 surrounding the element 3, mixing the layers of liquid 2 and increasing their heat transfer. As the evaporation section 9 is filled with liquid 2 through the holes.

Таким образом, достигается компактность электродного нагревателя жидкости при упрощении его конструкции и повышении належности работы, что выгодно отличает его от прототипа. Thus, the compactness of the electrode fluid heater is achieved while simplifying its design and increasing the availability of work, which distinguishes it from the prototype.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 165262, кл. H 05 B 3/60, 1965.Sources of information
1. USSR author's certificate N 165262, cl. H 05 B 3/60, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР N 845298, кл. H 05 B 3/60, опубл. 07.07.81 (прототип). 2. USSR author's certificate N 845298, cl. H 05 B 3/60, publ. 07.07.81 (prototype).

Claims

An electrode fluid heater, consisting of a housing with a heated fluid and a series of heating elements placed in the housing, each of which is made in the form of two coaxial cylindrical metal electrodes, one of which is solid, and having current leads, characterized in that the interelectrode space in each element is divided into a number of sections by horizontal waterproof dielectric partitions, and through holes are made in each section in the outer electrode, and in the lower part of the section and a larger number of holes are formed, and in its upper part, a smaller number.