RU2133924C1

RU2133924C1 - Flow-type pulsed electric heater

Info

Publication number: RU2133924C1
Application number: RU97121460A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Донской; Д.А. Донской; Т.Н. Макарова
Original assignee: Донской Алексей Николаевич
Priority date: 1997-12-10
Filing date: 1997-12-10
Publication date: 1999-07-27

Abstract

FIELD: heating industrial enterprises and farms, municipal and private houses, hothouses, etc. SUBSTANCE: electric heater has insulating housing, control pulse unit and coil placed inside and wound on rod; coil has two parts with their diameter ratio of 1:2. In particular cases, ratio of inner diameter of housing to height of coil wound on rod amounts to at least 1:3 and rod is of rectangular section. EFFECT: improved reliability, reduced sluggishness and power requirement, facilitated manufacture. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к проточным электронагревателям, применяемым для обогрева промышленных и сельскохозяйственных предприятий, бытовых зданий и частных домов, теплиц, для создания комфортных условий для работы и отдыха в любое время года, для организации горячего водоснабжения и отопления. The invention relates to instantaneous electric heaters used for heating industrial and agricultural enterprises, domestic buildings and private houses, greenhouses, to create comfortable conditions for work and leisure at any time of the year, for organizing hot water and heating.

Известен проточный электронагреватель (см. авторское свидетельство СССР N 937910, кл. F 24 H 1/20, 1982, содержащий корпус с погруженным в его водяной объем электронагревателем в виде цилиндрической спирали, а также входной и выходной патрубки, причем входной патрубок снабжен дросселем для интенсификации потока воды, омывающей рабочую часть электронагревателя. A flow-through electric heater is known (see USSR author's certificate N 937910, class F 24 H 1/20, 1982), comprising a housing with an electric heater immersed in its water volume in the form of a cylindrical spiral, as well as an inlet and outlet pipe, and the inlet pipe is equipped with a throttle for intensification of the flow of water washing the working part of the electric heater.

Недостатком известного устройства является низкая надежность дросселя, приводящая к уменьшению времени безаварийной работы, а также большая тепловая инерционность, связанная с тем, что нагревательная спираль расположена внутри трубы (так называемого теплового нагревательного элемента - ТЭНа). A disadvantage of the known device is the low reliability of the throttle, which leads to a decrease in the time of trouble-free operation, as well as a large thermal inertia due to the fact that the heating coil is located inside the pipe (the so-called thermal heating element - TENA).

Известен также проточный электронагреватель (см. А.С. Варшавский и др. "Бытовые нагревательные приборы", М., "Энергоиздат", 1981, стр. 248 - 248, рис. 15 - 5), содержащий корпус с патрубками, размещенными в нем открытыми электрическими спиралями. Электронагреватель, как правило, выполняется в виде самостоятельного узла, что облегчает монтаж и замену его при ремонте. Материалом корпуса обычно служит керамика. Also known is a flow-through electric heater (see A.S. Varshavsky et al. "Household Heating Appliances", M., "Energoizdat", 1981, pp. 248 - 248, Fig. 15 - 5), comprising a housing with nozzles placed in open electric spirals. An electric heater, as a rule, is made in the form of an independent unit, which facilitates installation and replacement during repair. The body material is usually ceramic.

Недостатком этого нагревателя является большое время нагрева при большом потреблении тепла. The disadvantage of this heater is its long heating time with high heat consumption.

С целью уменьшения времени нагрева при большом потреблении тепла в проточном электронагревателе используют дополнительную электроспираль, подключаемую через дополнительную систему автоматики (см. авторское свидетельство СССР, N 372843, кл. F 24 H 1/20, 1973). In order to reduce the heating time with high heat consumption, an additional electric coil is used in the flow heater, which is connected through an additional automation system (see USSR author's certificate, N 372843, class F 24 H 1/20, 1973).

Однако недостатком такого проточного электроподогревателя является низкая надежность, связанная с усложнением установки дополнительных спиралей и системы автоматики. However, the disadvantage of this instantaneous electric heater is the low reliability associated with the complication of the installation of additional spirals and automation systems.

Целью настоящего изобретения (достигаемым результатом) является повышение надежности, уменьшение инерционности (времени нагрева и охлаждения), а также повышение технологичности изготовления электронагревателя. The aim of the present invention (the achieved result) is to increase reliability, reduce inertia (heating and cooling times), as well as increase the manufacturability of the electric heater.

Технический результат достигается тем, что проточный электронагреватель, содержащий выполненный из изоляционного материала корпус с входным и выходным патрубками и расположенную внутри электрическую спираль, дополнительно содержит стержень из изоляционного материала, расположенный внутри корпуса, и импульсный блок управления, а электрическая спираль намотана на стержень и состоит из двух частей различного диаметра, причем соотношение диаметров частей составляет не менее одного к двум. The technical result is achieved by the fact that the flow-through electric heater, comprising a body made of insulating material with an inlet and outlet nozzles and an electric spiral located inside, additionally contains a core of insulating material located inside the housing and a pulse control unit, and the electric spiral is wound on the rod and consists of of two parts of different diameters, and the ratio of the diameters of the parts is at least one to two.

Технический результат в частном случае достигается также тем, что соотношение внутреннего диаметра корпуса к высоте намотки электрической спирали на стержень составляет не менее одной трети. The technical result in the particular case is also achieved by the fact that the ratio of the inner diameter of the housing to the height of the winding of the electric spiral on the rod is at least one third.

Технический результат в частном случае достигается также тем, что стержень нагревателя выполнен прямоугольным. The technical result in the particular case is also achieved by the fact that the heater rod is made rectangular.

На чертеже изображена принципиальная схема импульсного проточного электронагревателя. The drawing shows a schematic diagram of a pulsed flow heater.

Импульсный проточный электронагреватель содержит корпус 1, выполненный из изоляционного материала, например из керамики, с входным и выходным патрубками 2 и расположенную внутри электрическую спираль, намотанную на стержень 3 из изоляционного материала. Электрическая спираль намотана на стержень и состоит из двух частей 4 и 5 различного диаметра, причем соотношение диаметров частей составляет не менее одной к двум. Электрическая спираль подключена через импульсный (тиристорный) блок управления (не показан) к электрической сети. The pulsed instantaneous electric heater comprises a housing 1 made of an insulating material, such as ceramic, with inlet and outlet pipes 2 and an electric spiral located inside, wound on a rod 3 of insulating material. An electric spiral is wound on a rod and consists of two parts 4 and 5 of different diameters, and the ratio of the diameters of the parts is at least one to two. The electric spiral is connected through a pulse (thyristor) control unit (not shown) to the electrical network.

Соотношение внутреннего диаметра корпуса 5 к высоте намотки электрической спирали на стержне 7 составляет не менее одной трети. The ratio of the inner diameter of the housing 5 to the height of the winding of the electric spiral on the rod 7 is at least one third.

Стержень 3 из изоляционного материала может быть выполнен прямоугольным. The rod 3 of insulating material may be made rectangular.

Импульсный проточный электронагреватель работает следующим образом. Pulse flow heater operates as follows.

Вода поступает во входной патрубок и перед тем, как выйти из выходного патрубка электронагревателя, попадает в камеру нагрева, которая образована между корпусом 1 проточного электронагревателя и стержнем 3, выполненными из изоляционного материала. При включении импульсного (тиристорного) блока управления ток поступает импульсами на электрическую спираль, имеющую части различного диаметра. Water enters the inlet pipe and before leaving the outlet pipe of the electric heater, it enters the heating chamber, which is formed between the body 1 of the flowing electric heater and the rod 3 made of insulating material. When you turn on the pulse (thyristor) control unit, the current is supplied by pulses to an electric spiral having parts of different diameters.

Передача тепла от электрической спирали к воде, текущей по камере, происходит в основном путем конвекции. Из-за того, что электрический ток поступает на спираль импульсами, а спираль выполнена из двух частей различного диаметра 5 и 4 с соотношением диаметров частей не менее одного к двум, интенсивность теплопередачи различных участков камеры имеет различные значения, в результате возникают условия для дополнительного перемешивания слоев воды, имеющих различную температуру и, таким образом, происходит интенсификация передачи тепла от нагретой электрической спирали к протекающей воде. Heat transfer from the electric coil to the water flowing through the chamber occurs mainly by convection. Due to the fact that the electric current enters the spiral by pulses, and the spiral is made of two parts of different diameters 5 and 4 with a ratio of the diameters of the parts of at least one to two, the heat transfer intensity of different parts of the chamber has different values, as a result, conditions arise for additional mixing layers of water having different temperatures and, thus, there is an intensification of heat transfer from a heated electric spiral to flowing water.

Таким образом, описанное выше выполнение импульсного проточного электронагревателя позволяет уменьшить инерционность (время нагрева и охлаждения потока воды) и, таким образом, уменьшить потребление электроэнергии. Thus, the above-described embodiment of a pulsed flow electric heater allows to reduce the inertia (time of heating and cooling the flow of water) and, thus, reduce energy consumption.

Сокращение потребляемой электроэнергии обеспечивается также выбором соотношения внутреннего диаметра корпуса к высоте намотки электрической спирали на стержне не менее одной трети при изготовлении электронагревателя. Указанное соотношение фактически определяет оптимальные размеры камеры нагревания и определено опытным путем. Выполнение стержня, на который наматывается злектрическая спираль, прямоугольным предназначено с одной стороны для повышения технологичности изготовления электронагревателя за счет исключения токарных работ, с другой стороны для дополнительной интенсификации теплопередачи за счет турбулизации потока протекающей по камере нагрева воды. Reducing the energy consumed is also ensured by the choice of the ratio of the inner diameter of the casing to the height of the winding of the electric spiral on the rod at least one third in the manufacture of an electric heater. The specified ratio actually determines the optimal dimensions of the heating chamber and is determined empirically. The execution of the rod, on which the electric spiral is wound, rectangular is intended on the one hand to increase the manufacturability of the electric heater by eliminating turning work, and on the other hand to further intensify heat transfer due to turbulence in the flow of water flowing through the heating chamber.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 937910, кл. F 24 H 1/20, 1982.Sources of information
1. USSR author's certificate N 937910, cl. F 24 H 1/20, 1982.

2. А.С. Варшавский и др. "Бытовые нагревательные приборы", М., "Энергоиздат", 1981, с. 247 - 248, рис. 15 - 5. 2. A.S. Warsaw and others. "Household heating appliances", M., "Energoizdat", 1981, p. 247 - 248, fig. 15 - 5.

3. Авторское свидетельство СССР N 272843, кл. F 24 H 1/20, 1973. 3. Copyright certificate of the USSR N 272843, cl. F 24 H 1/20, 1973.

Claims

1. A pulsed instantaneous electric heater comprising a body made of insulating material with an inlet and outlet nozzles and an electric spiral located inside, characterized in that it contains a core of insulating material located inside the housing and a pulse control unit, and an electric spiral wound on a rod, consists of two parts of different diameters, and the ratio of the diameters of the parts is at least one to two.

2. The electric heater according to claim 1, characterized in that the ratio of the inner diameter of the housing to the height of the winding of the electric spiral on the rod is at least one third.

3. An electric heater according to claims 1 and 2, characterized in that the heater rod is rectangular.