RU2157956C2 - Нагреватель с промежуточными теплоносителями - Google Patents
Нагреватель с промежуточными теплоносителями Download PDFInfo
- Publication number
- RU2157956C2 RU2157956C2 RU96120462A RU96120462A RU2157956C2 RU 2157956 C2 RU2157956 C2 RU 2157956C2 RU 96120462 A RU96120462 A RU 96120462A RU 96120462 A RU96120462 A RU 96120462A RU 2157956 C2 RU2157956 C2 RU 2157956C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heater
- heating element
- heat
- housing
- intermediate heat
- Prior art date
Links
Landscapes
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и теплотехники и может быть использовано в различных электротехнических теплообменниках и нагревательных устройствах. Технический эффект заключается в повышении эффективности теплоотвода от поверхности нагревательного элемента до внутренней поверхности корпуса, что приводит к снижению габаритов и материалоемкости устройства. Нагреватель с промежуточными теплоносителями состоит из герметичного корпуса, заполненного снизу первым (нижним) промежуточным теплоносителем, например диэлектрической жидкостью типа ПФДТ-100, в котором размещен электрический нагревательный элемент. Верхняя часть герметичного корпуса заполнена вторым (верхним) теплоносителем, например диэлектрической кремнийорганический жидкостью типа 115-262. Корпус имеет внешнее вертикальное оребрение и предохранительный клапан избыточного давления. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники и теплотехники и может быть использовано в различных электротехнических теплообменниках и нагревательных устройствах.
Известен бытовой электрический нагреватель, содержащий нагревательный элемент, отдающий тепловую энергию непосредственно в окружающее отапливаемое пространство (электрокамин ЭКПС-1,25/220 "Толнэ"-П, ГОСТ 16617-87).
Недостаток таких конструкций заключается в больших массогабаритных показателях, низкой электропожаробезопасности, неэкологичности (сжигание кислорода).
Наиболее близким техническим решением является нагреватель с промежуточным жидким теплоносителем, содержащий герметичный корпус из теплопроводного материала, заполненный промежуточным теплоносителем (минеральным маслом), в объеме которого расположен нихромовый электронагревательный элемент (электрорадиатор "термо-2" типа ЭММПБ(и), БФРИ 680041.004РЭ).
Недостатком данного устройства является то, что тепловой поток от нагревательного элемента к жидкому теплоносителю передается за счет естественной конвекции с низким коэффициентом теплоотдачи (αк~300 Вт/м2с). Последнее ограничивает допустимую плотность теплового потока на поверхность нагревательного элемента, плотность тока в нем и, как следствие, приводит к увеличению его размеров и расхода дорогостоящих материалов (например, нихрома). Кроме того, по той же причине на границе жидкий теплоноситель / внутренняя поверхность корпуса имеет место большой температурный перепад. Последнее приводит к снижению температурного перепада на границе: внешняя поверхность корпуса - окружающая среда, что требует большей площади внешней поверхности корпуса для отвода заданной мощности.
Технический эффект заключается в повышении эффективности теплоотвода от поверхности нагревательного элемента до внутренней поверхности корпуса, что приводит к снижению габаритов и материалоемкости устройства.
Поставленная цель достигается тем, что нагреватель с промежуточными теплоносителями, содержащий герметичный корпус с электрически нагревательным элементом имеет внешнее вертикальное оребрение корпуса, а сам корпус заполнен двумя жидкими несмешивающимися теплоносителями, расположенными друг над другом. Электрический нагревательный элемент расположен в объеме нижнего промежуточного теплоносителя. Температура кипения верхнего промежуточного теплоносителя не менее чем на 20 - 30oC выше, а плотность на 50 - 70% ниже чем у нижнего промежуточного теплоносителя. Соотношение площадей внутренней поверхности герметичного корпуса и внешней оребренной поверхности равно:
Sвнеш = (15 - 20)Sвнутр
Изобретение поясняется чертежом.
Sвнеш = (15 - 20)Sвнутр
Изобретение поясняется чертежом.
Нагреватель с промежуточными теплоносителями состоит из герметичного корпуса 1, заполненного снизу первым (нижним) промежуточным теплоносителем 2, например диэлектрической жидкостью типа ПФДТ-100, в котором размещен электрический нагревательный элемент 3. Верхняя часть герметичного корпуса заполнена вторым (верхним) теплоносителем 4, например диэлектрической кремнийорганической жидкостью типа 115-262. Корпус имеет внешнее вертикальное оребрение 5 и предохранительный клапан избыточного давления 6. Нижняя часть корпуса, в которой помещен электрический нагреватель 3, заполнена первым (нижним) промежуточным теплоносителем 2 с более низкой температурой кипения и более высокой плотностью (например, диэлектриком типа ПФДТ-100 с температурой кипения Ts = 129oC и плотностью ρ = 1710 кг/см3. Сверху корпус заполнен вторым (верхним) промежуточным теплоносителем 4, например кремнийорганическим диэлектриком типа 115-262, с плотностью ρ = 960 кг/м3 и температурой кипения Ts = 180 - 200oC) с температурой кипения не менее чем на 20 - 30% большей и плотностью на 30 - 50% меньшей, чем у первого теплоносителя. При этом обе эти жидкости химически инертны по отношению друг к другу и негигроскопичны. С учетом того, что коэффициент теплоотдачи от внешней оребренной поверхности 5 к окружающему воздуху составляет 15 - 25 Вт/м2 oC, а от кремнийорганической жидкости к внутренней поверхности корпуса 1 за счет турбулизации этой жидкости восходящими пузырьками пара от кипящей в рабочем состоянии первой (нижней) жидкости 2 возрастает до 500 - 600 Вт/м2 oC, при температуре кипения первой жидкости 129oC и окружающего воздуха - 15 - 30oC соотношение площадей внутренней Sвнут оребренной 5 и внешней Sвнешн поверхностей корпуса 1 составляет
Sвнешн = (15 - 20)Sвнутр
Нагреватель с промежуточным теплоносителем работает следующим образом. При включении электрического нагревательного элемента 3 выделяется тепловая мощность Pэл и на его поверхности закипает первый промежуточный теплоноситель 2 (диэлектрическая жидкость ПФДТ-100). Подавляющая часть мощности Pэл затрачивается на парообразование. При этом коэффициент теплоотдачи от поверхности нагревательного элемента 3 составляет αкип = 3000 - 4000 Вт/м2 oC, что позволяет выполнить этот элемент весьма компактным и низкоматериалоемким. Пары первого теплоносителя 2 поднимаются, проникают в объем некипящего второго теплоносителя 4. Часть паров автоконденсируются в объеме второго теплоносителя 4, часть - на внутренней поверхности корпуса I. Конденсат за счет большей плотности возвращается в объем первого теплоносителя 2. Тепло от нагретого второго теплоносителя 4 за счет явления турбулизации в пристеночном пространстве восходящими пузырьками пара передается стенке корпуса I αк ~500 - 600 Вт/м2 oC) коэффициентом теплоотдачи. Далее тепловой поток через оребренную внешнюю поверхность 5 передается окружающему воздуху. Для обеспечения баланса подводимой и отводимой от корпуса мощности должно выполняться следующее соотношение площадей внешней оребренный 5 и внутренней герметичного корпуса 1 поверхностей
Sвнеш = (15 - 20)Sвнутр
При заданной мощности за счет достигнутой интенсификации теплообменных процессов внутри корпуса I температура его внешней поверхности возрастает. Поэтому для отвода заданной мощности в окружающее пространство требуется меньшая площадь внешней оребренной поверхности Sвнешн. Основу герметичного корпуса составляют две штампованные металлические половины, соединенные в нижней и верхней части с помощью сварки (6). Поэтому при нагревании и расширении жидкости объем корпуса I может увеличиваться за счет некоторого упругого "раздувания". В отличие от минерального масла кремнийорганические жидкости имеют меньший коэффициент объемного расширения, что также снижает давление внутри корпуса.
Sвнешн = (15 - 20)Sвнутр
Нагреватель с промежуточным теплоносителем работает следующим образом. При включении электрического нагревательного элемента 3 выделяется тепловая мощность Pэл и на его поверхности закипает первый промежуточный теплоноситель 2 (диэлектрическая жидкость ПФДТ-100). Подавляющая часть мощности Pэл затрачивается на парообразование. При этом коэффициент теплоотдачи от поверхности нагревательного элемента 3 составляет αкип = 3000 - 4000 Вт/м2 oC, что позволяет выполнить этот элемент весьма компактным и низкоматериалоемким. Пары первого теплоносителя 2 поднимаются, проникают в объем некипящего второго теплоносителя 4. Часть паров автоконденсируются в объеме второго теплоносителя 4, часть - на внутренней поверхности корпуса I. Конденсат за счет большей плотности возвращается в объем первого теплоносителя 2. Тепло от нагретого второго теплоносителя 4 за счет явления турбулизации в пристеночном пространстве восходящими пузырьками пара передается стенке корпуса I αк ~500 - 600 Вт/м2 oC) коэффициентом теплоотдачи. Далее тепловой поток через оребренную внешнюю поверхность 5 передается окружающему воздуху. Для обеспечения баланса подводимой и отводимой от корпуса мощности должно выполняться следующее соотношение площадей внешней оребренный 5 и внутренней герметичного корпуса 1 поверхностей
Sвнеш = (15 - 20)Sвнутр
При заданной мощности за счет достигнутой интенсификации теплообменных процессов внутри корпуса I температура его внешней поверхности возрастает. Поэтому для отвода заданной мощности в окружающее пространство требуется меньшая площадь внешней оребренной поверхности Sвнешн. Основу герметичного корпуса составляют две штампованные металлические половины, соединенные в нижней и верхней части с помощью сварки (6). Поэтому при нагревании и расширении жидкости объем корпуса I может увеличиваться за счет некоторого упругого "раздувания". В отличие от минерального масла кремнийорганические жидкости имеют меньший коэффициент объемного расширения, что также снижает давление внутри корпуса.
По сравнению с известными решениями предлагаемое позволяет за счет повышения эффективности теплоотвода от поверхности нагревательного элемента до внутренней поверхности корпуса снизить габариты и материалоемкость нагревателя.
Claims (3)
1. Нагреватель с промежуточными теплоносителями, содержащий герметичный корпус с электрическим нагревательным элементом, отличающийся тем, что корпус имеет внешнее вертикальное оребрение и заполнен двумя несмешивающимися жидкими теплоносителями, расположенными друг над другом, а электрический нагревательный элемент расположен в объеме нижнего промежуточного теплоносителя, при этом промежуточные теплоносители должны быть химически инертными по отношению друг к другу и нижний теплоноситель имеет более низкую температуру кипения и более высокую плотность по сравнению с верхним.
2. Нагреватель с промежуточными теплоносителями по п.1, отличающийся тем, что температура кипения верхнего промежуточного теплоносителя не менее чем на 20 - 30oC выше, а плотность на 30 - 50% ниже, чем у нижнего промежуточного теплоносителя.
3. Нагреватель с промежуточными теплоносителями по п.1, отличающийся тем, что соотношение площадей внутренней поверхности герметичного корпуса и внешней оребренной поверхности равно Sвнешн = (15 - 20) Sвнутр.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96120462A RU2157956C2 (ru) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | Нагреватель с промежуточными теплоносителями |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96120462A RU2157956C2 (ru) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | Нагреватель с промежуточными теплоносителями |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96120462A RU96120462A (ru) | 1999-01-10 |
RU2157956C2 true RU2157956C2 (ru) | 2000-10-20 |
Family
ID=20186495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96120462A RU2157956C2 (ru) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | Нагреватель с промежуточными теплоносителями |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2157956C2 (ru) |
-
1996
- 1996-10-04 RU RU96120462A patent/RU2157956C2/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВАРШАВСКИЙ А.С. и др. Бытовые нагревательные электроприборы. - М.: Энергия, 1981, с.149 - 157. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2886746A (en) | Evaporative cooling system for electrical devices | |
US3626080A (en) | Means for circulating liquid coolants | |
US3082276A (en) | Thermoelectric appliance | |
RU2157956C2 (ru) | Нагреватель с промежуточными теплоносителями | |
US4619243A (en) | Apparatus for the capture and transfer of radiation energy such as solar radiation | |
CN205960484U (zh) | 一种气体绝缘开关柜、开关柜气箱及气箱的传热系统 | |
CN106253102A (zh) | 气体绝缘开关柜、开关柜气箱及气箱的传热系统 | |
US3793993A (en) | Vapor generator and control therefor | |
CN210608832U (zh) | 一种电机蒸发冷却装置 | |
RU2142660C1 (ru) | Силовой полупроводниковый блок с испарительным охлаждением | |
JPS5947809B2 (ja) | 暖房用電熱装置 | |
KR100427932B1 (ko) | 히트파이프를 이용한 라디에이터 | |
RU2151448C1 (ru) | Статический преобразователь с испарительно-конвективным охлаждением | |
JPH04196154A (ja) | 半導体冷却装置 | |
KR0158468B1 (ko) | 히이트파이프식반도체냉각기 | |
JPS6350625B2 (ru) | ||
US4573635A (en) | Closed circuit heating system | |
KR200218283Y1 (ko) | 히트 파이프를 이용한 온돌용 폐회로 난방장치 | |
JPS56160592A (en) | Boiling cooler | |
JPS59805Y2 (ja) | 蒸気熱交換器を使用した高周波擬似負荷 | |
RU2148215C1 (ru) | Электродный нагреватель | |
CN2140485Y (zh) | 偏置电热取暖器 | |
SU970515A1 (ru) | Силовой полупроводниковый преобразователь с принудительным охлаждением | |
JPH0364950A (ja) | 電気絶縁ヒートパイプ | |
JPS6337316B2 (ru) |