RU2263417C1 - Method for increasing efficiency of electric immersion heaters - Google Patents
Method for increasing efficiency of electric immersion heaters Download PDFInfo
- Publication number
- RU2263417C1 RU2263417C1 RU2004101706/09A RU2004101706A RU2263417C1 RU 2263417 C1 RU2263417 C1 RU 2263417C1 RU 2004101706/09 A RU2004101706/09 A RU 2004101706/09A RU 2004101706 A RU2004101706 A RU 2004101706A RU 2263417 C1 RU2263417 C1 RU 2263417C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- heater
- work function
- facing
- electrons
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Предлагаемое техническое решение предназначено для нагревания (кипячения) жидкости, преимущественно воды, и может быть использовано в быту и промышленности.The proposed technical solution is intended for heating (boiling) a liquid, mainly water, and can be used in everyday life and industry.
В практике широко используется способ электрического нагрева и кипячения воды, содержащий операции размещения резистивного элемента внутри нагреваемого объема жидкости, снаружи емкости содержащей жидкость или непосредственно в корпусе емкости содержащей жидкость, причем нагревательный элемент помещают в металлический корпус и изолируют от корпуса изоляционным наполнителем.In practice, a method is widely used for electric heating and boiling water, comprising the steps of placing a resistive element inside a heated volume of liquid, outside the container containing liquid, or directly in the body of the container containing liquid, the heating element being placed in a metal case and insulated from the case with an insulating filler.
Недостатком известных способов, взятых за прототип, является низкий КПД.A disadvantage of the known methods taken as a prototype is the low efficiency.
Задачей предлагаемого технического решения является увеличение КПД электрических кипятильников.The objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency of electric boilers.
Поставленная задача решается путем изготовления металлического корпуса нагревателя из металла с низким показателем работы выхода электронов или нанесением на поверхность металлического корпуса нагревателя, обращенную к нагреваемой жидкости, металла или сплава металлов с низким показателем работы выхода электронов, и формированием на поверхности поля микроострий.The problem is solved by manufacturing a metal housing of the heater from a metal with a low electron work function or by applying to the surface of the metal body of the heater facing a heated liquid, metal or metal alloy with a low electron work function and forming micropoints on the field surface.
Существенным отличием предлагаемого технического решения является то, что металлический корпус нагревателя изготавливают из металла с низким показателем работы выхода электронов или наносят на поверхность металлического корпуса нагревателя, обращенную к нагреваемой жидкости, металл или сплав металлов с низким показателем работы выхода электронов.A significant difference of the proposed technical solution is that the metal housing of the heater is made of metal with a low electron work function or applied to the surface of the metal body of the heater facing the heated fluid, a metal or metal alloy with a low electron work function.
Например, выполнение металлического корпуса нагревателя из титана позволит снизить работу выхода электронов на 10% по сравнению с алюминиевым корпусом, а следовательно, повысить КПД кипятильника для приготовления питьевой воды. Нанесение на поверхность сплавов металлов, содержащих щелочные металлы, позволит снизить работу выхода электронов на 30-50%, т.е. существенно повысить КПД промышленных нагревателей.For example, the implementation of a metal case of a heater made of titanium will reduce the electron work function by 10% compared with an aluminum case, and therefore, increase the efficiency of a boiler for preparing drinking water. Application to the surface of metal alloys containing alkali metals will reduce the electron work function by 30-50%, i.e. significantly increase the efficiency of industrial heaters.
Вторым существенным отличием является то, что поверхность металлического корпуса нагревателя, выполненного из металла с низким показателем выхода электронов или нанесенного на поверхность металлического корпуса слоя сплава металлов с низким показателем работы выхода электронов, формируют в виде поля микроострий.The second significant difference is that the surface of the metal housing of the heater, made of metal with a low electron exit index or a layer of a metal alloy with a low electron work index deposited on the surface of the metal housing, is formed in the form of a micropoint.
Формирование металлической поверхности нагревателя, обращенной к нагреваемой жидкости, в виде поля микроострий также повышает КПД электрокипятильника.The formation of the metal surface of the heater, facing the heated fluid, in the form of a field of micropoints also increases the efficiency of the electric boiler.
Предложенный способ может быть реализован с помощью устройства, изображенного на чертеже, где показан единичный объем электрического кипятильника с водой и введены следующие обозначения:The proposed method can be implemented using the device shown in the drawing, which shows the unit volume of an electric boiler with water and the following notation is introduced:
1 - металлический корпус нагревателя; 2 - микроострие, сформированное на поверхности металла с низким показателем работы выхода электронов нанесенного на поверхность металлического корпуса нагревателя, обращенную к нагреваемой жидкости; 3 - пузырек газа водорода, формирующийся над микроострием; Н2О - молекулы воды; ОН- - отрицательный ион; Н+ - положительный ион водорода; Н - восстановленные, нейтральные атомы водорода, образующие газовый пузырек над микроострием.1 - metal housing of the heater; 2 - micropoint formed on the metal surface with a low electron work function of the electrons deposited on the surface of the metal housing of the heater, facing the heated fluid; 3 - a bubble of hydrogen gas forming above the micro tip; H 2 O - water molecules; OH - - negative ion; H + is a positive hydrogen ion; H - reduced, neutral hydrogen atoms forming a gas bubble above the micropoint.
Известно (X. Кухлинг. Справочник по физике: Пер. с нем. - М.: Мир, 1982. - 520 с., ил. См. стр.393)*, что при нагревании металлов, на их поверхности образуется электронное облако. Количество электронов, находящихся над поверхностью металла будет зависеть от температуры и работы выхода электронов. В радиолампах с целью снижения показателя работы выхода электронов из катодов, поверхность катодов покрывали пленкой оксида бария или другими сплавами.It is known (X. Kuhling. Handbook of Physics: Translated from German. - M .: Mir, 1982. - 520 p., Ill. See p. 393) * that when metals are heated, an electronic cloud forms on their surface. The number of electrons located above the metal surface will depend on the temperature and electron work function. In radio tubes, in order to reduce the electron work function of the cathodes, the surface of the cathodes was covered with a barium oxide film or other alloys.
Известно (там же, стр.141)*, что температура тела характеризуется энергией с которой движутся или совершают колебания относительно положения равновесия молекулы вещества. Интенсивность колебаний молекул в твердых телах и движение их в жидкостях пропорциональна величине избытка свободных электронов в данном веществе. Избыток свободных электронов образуют, например, пропусканием через вещество электрического тока, нагреванием, воздействием электромагнитного поля.It is known (ibid., P. 141) * that body temperature is characterized by the energy with which vibrations move or make relative to the equilibrium position of a molecule of matter. The intensity of molecular vibrations in solids and their motion in liquids is proportional to the excess of free electrons in a given substance. An excess of free electrons is formed, for example, by passing an electric current through a substance, heating, exposure to an electromagnetic field.
Потенциал ионизации воды и ионов, содержащихся в воде в эВ: Н2О - 12,6; ОН - 12,9; О2 - 12,1; О - 13,6; Н-13,6.В обычных условиях в воде имеются положительные и отрицательные ионы:The ionization potential of water and the ions contained in water in eV: H 2 O - 12.6; OH - 12.9; O 2 - 12.1; O - 13.6; N-13.6. Under normal conditions in the water there are positive and negative ions:
Н2О↔Н++ОН- Н 2 О↔Н + + ОН -
При электролизе воды, водород собирается около отрицательного электрода.During electrolysis of water, hydrogen is collected near the negative electrode.
Работа устройства. В процессе повышения температуры металлического корпуса нагревателя 1, вокруг микроострий (2), сформированных на поверхности металла с низким показателем работы выхода электронов, нанесенного на поверхность металлического корпуса нагревателя, обращенную к нагреваемой жидкости, образуется облако электронов. Наличие свободных электронов будет способствовать восстановлению вблизи острия положительных ионов водорода H+ и более интенсивному перемещению и разложению на ионы молекул воды.The operation of the device. In the process of increasing the temperature of the metal housing of the heater 1, a cloud of electrons is formed around the micropoints (2) formed on the metal surface with a low electron work function of electrons deposited on the surface of the metal housing of the heater facing the heated fluid. The presence of free electrons will contribute to the restoration of positive hydrogen ions H + near the tip and to more intensive movement and decomposition of water molecules into ions.
Процесс зарождения пузырьков неоднородностей или дефектов в металле нагревательных емкостей описан во многих справочниках по физике. Пузырек водорода (3), формирующийся над микроострием, служит основанием образования пара. Молекулы воды Н2О и ионы ОН-, обладающие высокой кинетической энергией, наполняют образовавшийся пузырек, увеличивая его размеры. Пузырек, увеличиваясь в объеме, поднимается к поверхности жидкости, повышая кинетическую энергию поверхностных слоев жидкости.The process of nucleation of bubbles of inhomogeneities or defects in the metal of heating tanks is described in many physics reference books. A hydrogen bubble (3), formed above the micro tip, serves as the basis for the formation of vapor. Water molecules Н 2 О and ОН - ions, which have high kinetic energy, fill the formed bubble, increasing its size. The bubble, increasing in volume, rises to the surface of the liquid, increasing the kinetic energy of the surface layers of the liquid.
Высота микроострий составляет единицы микрон. Поле микроострий формируют на поверхности дна нагревательной емкости, обращенной к жидкости.The height of the micropoints is a few microns. A field of micropoints is formed on the bottom surface of a heating vessel facing the liquid.
В результате количество подводимой к электрическому нагревателю тепловой энергии для кипячения жидкости может быть сокращено за счет снижения внутренней энергии системы и совершаемой системой работы. Что согласуется с первым законом термодинамики.As a result, the amount of thermal energy supplied to the electric heater for boiling the liquid can be reduced by reducing the internal energy of the system and the work performed by the system. Which is consistent with the first law of thermodynamics.
Положительным эффектом предлагаемого технического решения является повышение КПД электрических нагревателей (кипятильников), как минимум на 10%, что не сложно пересчитать в рублевый эквивалент.A positive effect of the proposed technical solution is to increase the efficiency of electric heaters (boilers) by at least 10%, which is not difficult to convert to the ruble equivalent.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004101706/09A RU2263417C1 (en) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | Method for increasing efficiency of electric immersion heaters |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004101706/09A RU2263417C1 (en) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | Method for increasing efficiency of electric immersion heaters |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004101706A RU2004101706A (en) | 2005-06-20 |
| RU2263417C1 true RU2263417C1 (en) | 2005-10-27 |
Family
ID=35835626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004101706/09A RU2263417C1 (en) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | Method for increasing efficiency of electric immersion heaters |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2263417C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2772868C1 (en) * | 2018-10-10 | 2022-05-26 | Но Ыль КИМ | Electric heating vessel |
-
2004
- 2004-01-20 RU RU2004101706/09A patent/RU2263417C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2772868C1 (en) * | 2018-10-10 | 2022-05-26 | Но Ыль КИМ | Electric heating vessel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004101706A (en) | 2005-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Richardson | The emission of electricity from hot bodies | |
| WO2008020912A2 (en) | Microwave nucleon-electron-bonding spin alignment and alteration of materials | |
| JPH1058236A (en) | Machining method using hydroxyl group in ultrapure water | |
| KR102045969B1 (en) | Electrode boiler having improved corrosion property and electrode boiler system having the same | |
| US20150288012A1 (en) | Pressure density differential device | |
| RU2263417C1 (en) | Method for increasing efficiency of electric immersion heaters | |
| KR101064698B1 (en) | Heating plate and method for manufacturing the same | |
| WO2007056571A2 (en) | Thermally conductive microporous coating | |
| Mohamed et al. | Facile and eco-friendly method for fabrication of superhydrophobic surface on copper metal | |
| JP2019161158A (en) | Method for manufacturing electrode for aluminum electrolytic capacitor | |
| EP1656678B1 (en) | Pulsed low energy nuclear reaction power generators | |
| Zhou et al. | Corrosion behaviour and mechanism of 6082 aluminium alloy in NaCl and Na2SO4 etchants | |
| Tian et al. | Development of a thermal conductivity cell with nanolayer coating for thermal conductivity measurement of fluids | |
| White | Enhancement of Boiling Surfaces Using Nanofluid Particle Deposition. | |
| US2301021A (en) | Thermochemical generation of electricity | |
| US11325168B2 (en) | Dissolving silicate scale | |
| JPH03109564A (en) | Electrophotographic sensitive body and manufacture of the same | |
| WO2015170576A1 (en) | Solar heat collection device and method for producing same | |
| Abdulagatov et al. | Copper nanowire arrays surface wettability control using atomic layer deposition of TiO 2 | |
| Singh et al. | Experimental Investigation on Pool Boiling Heat Transfer Performance of Superhydrophilic, Hydrophilic and Hydrophobic Surface | |
| Lei et al. | Synthesis of organic–inorganic hybrid coatings for the protection of aluminum substrates | |
| JP2023127432A (en) | Cooler and cooling device | |
| Kumar et al. | Boiling Heat Transfer Performance of Pure Water on Binary Oxide-Based Nanoparticles Coatings | |
| JP2009204179A (en) | Electric water heater | |
| US2977493A (en) | Vapotron boiler |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080121 |