RU2615180C1 - Композитный нагреватель текучих сред - Google Patents
Композитный нагреватель текучих сред Download PDFInfo
- Publication number
- RU2615180C1 RU2615180C1 RU2015110454A RU2015110454A RU2615180C1 RU 2615180 C1 RU2615180 C1 RU 2615180C1 RU 2015110454 A RU2015110454 A RU 2015110454A RU 2015110454 A RU2015110454 A RU 2015110454A RU 2615180 C1 RU2615180 C1 RU 2615180C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat transfer
- heating
- composite
- heat
- housing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
- H05B3/24—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor being self-supporting
Abstract
Изобретение относится к нагревательным устройствам, преобразующим электрическую энергию в тепловую, и может быть использовано в промышленных и хозяйственных системах для нагревания различных жидкостей, газов и т.д. В композитном нагревателе текучих средств, содержащем корпус с выполненными в нем входным и выходным каналами для теплоносителя, токопроводом, обеспечивающим электропитание, и размещенной внутри корпуса как минимум одной нагревательной панелью, нагревательная панель образована двумя фигурными теплопередающими пластинами синусообразного сечения, соединенными между собой с образованием фигурной полости с каналами, заполненными композитным теплопроводящим, диэлектрическим, герметизирующим материалом, при этом внутри каждого канала осесимметрично установлен электрический нагревательный элемент в виде стержня, соединенный с токопроводом. Техническими результатами заявляемого устройства являются повышение КПД теплопередачи, обеспечение равномерности теплопередачи, пониженная температура нагревательных элементов. 3 ил.
Description
Изобретение относится к нагревательным устройствам, преобразующим электрическую энергию в тепловую, и может быть использовано в промышленных и хозяйственных системах для нагревания различных жидкостей, газов, аморфных веществ или дисперсных порошков, например в технологических процессах, отоплении, горячем водоснабжении объектов.
Практика конструирования и эксплуатации нагревательных устройств различных типов определила требования к нагревательным элементам, основные из которых следующие: высокая эффективность, надежность, низкая материалозатратность.
Среди различных типов нагревательных устройств наиболее распространенными являются устройства, в которых процесс передачи тепла от нагретого тела к холодному осуществляется через непосредственный контакт таких тел (метод контактной теплопроводности), поскольку в сравнении с нагревом излучением и другими видами теплопередачи он является наиболее эффективным (М.А. Михеев, И.М. Михеева. Основы теплопередачи. М., Энергия, 1977).
Известен трубчатый электронагреватель (см. патент РФ №2242096, МПК Н05В 3/48, опубликован 10.12.2004 г.), содержащий корпус в виде трубки с электроизоляционным наполнителем, токоввод для подачи питания и нагревательный элемент, выполненный в виде спирали, с возможностью образования разных зон выделяемой мощности от 2,0 до 25 Вт/см, при этом один конец спирали закреплен на токовводе, а второй на противоположном конце трубки прикреплен к ее заземленному корпусу.
Конструкция известного нагревателя обеспечивает безопасную работу в агрессивных средах, поскольку исключает возникновение искры. Однако нагреватель имеет ряд недостатков, основным из которых является низкий КПД теплопередачи.
Известны электронагреватели (см., например, патент РФ №2483493, МПК Н05В 3/30, опубликован 27.05.2013 г.), содержащий корпус и гибкий резистивный элемент на основе углеграфитовых материалов, расположенных между слоев электроизоляционных материалов, и укладываемый послойно с образованием объемной сотовой структуры со сквозными каналами различного размера, в которых гибкий резистивный элемент изготовлен в виде резистивного полотна с нанесенными на его поверхность клеевыми полосками, а сотовую структуру нагревательного элемента производят складыванием полотна в пакет, склеиванием слоев пакета таким образом, чтобы клеевые полоски располагались в шахматном порядке, и растяжением пакета с образованием ячеистой сотовой структуры, причем жесткость нагревательному элементу придают фиксацией пакета в растянутом состоянии, нанесением на поверхность пакета электроизоляционного покрытия, отверждением покрытия и последующим креплением нагревательного элемента в корпусе конвектора с применением клея либо механически.
Известные электронагреватели относятся к нагревателям конвекторного типа. Использование в них в качестве теплоносителя жидкостей невозможно. Кроме того, большое количество клеевых составов также снижает КПД теплопередачи.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению, по мнению авторов, является электрический нагреватель (см. патент РФ №2297113, МПК Н05В 3/30, опубликован 10.04.2007 г.) в виде объемной сотовой конструкции с токовводами, в котором нагревательный элемент выполнен из волокнистого резистивного материала в виде ленты, а объемную саму сотовую конструкцию получают прессованием указанной ленты с токовводами в электроизоляции, помещенной в пресс-форму, переложенной закладными элементами и пропитанной связующим веществом, при этом каждый токоввод выполнен в виде двух металлических полос, наложенных друг на друга, соединенных между собой и с волокнистым резистивным материалом, расположенным между ними.
Данный электрический нагреватель может использоваться как для теплопередачи конвекцией, так и для теплопередачи с помощью теплоносителей-жидкостей.
Однако, как и в других аналогах, данный электрический нагреватель имеет недостаточный КПД теплопередачи, поскольку для электроизоляции его резистивных нагревательных элементов используется большое количество клеевых составов, имеющих низкую теплопроводность, а также закладные элементы.
Кроме того, конструкция электрического нагревателя не обеспечивает равномерного нагрева жидкости-теплоносителя, поскольку в различных точках нагревателя расстояние между теплоносителем и резистивными нагревательными элементами различно.
Техническими результатами заявляемого устройства являются повышение КПД теплопередачи от нагревательных элементов теплоносителю, обеспечение равномерности теплопередачи в различных местах контакта, пониженная температура нагревательных элементов и, как следствие, исключение зон парообразования в местах теплопередачи, а также простота конструкции.
Технические результаты достигаются за счет того, что в композитном нагревателе текучих сред, содержащем корпус с выполненными в нем входным и выходным каналами для теплоносителя, токопроводом, обеспечивающим электропитание, и размещенной внутри корпуса как минимум одной нагревательной панелью, нагревательная панель образована двумя фигурными теплопередающими пластинами синусообразного сечения, соединенными между собой с образованием фигурной полости с каналами, заполненной композитным теплопроводящим, диэлектрическим, герметизирующим материалом, при этом внутри каждого канала осесимметрично установлен электрический нагревательный элемент в виде стержня, соединенный с токопроводом.
Заявляемое техническое устройство поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 показано поперечное сечение и внутреннее устройство нагревательных панелей;
- на фиг. 2 - вид со стороны входного и выходного каналов и вид со стороны токопровода;
- на фиг. 3 - внешний вид нагревателя, выполненного в виде пакета нагревательных панелей в корпусе.
На приведенных чертежах следующие позиции означают:
1 - Нагревательный элемент;
2 - Композитный теплопроводящий, диэлектрический, герметизирующий материал;
3 - Теплопередающая пластина;
4 - Канал транспортировки теплоносителя;
5 - Входной канал для теплоносителя;
6 - Выходной канал для теплоносителя;
7 - Токопровод;
8 - Корпус;
9 - Пакет нагревательных панелей.
Заявляемый композитный нагреватель работает следующим образом.
Через токопроводы 7 на нагревательные элементы 1 подается электрическое напряжение, в результате чего через него протекает электрический ток. Величина теплового потока с нагревательного элемента 1 рассчитывается в каждом конкретном случае для определенного вида теплоносителя. Через композитный теплопроводящий, диэлектрический, герметизирующий материал 2 тепло от нагревательного элемента 1 передается теплопередающим пластинам 3. Через каналы 4 транспортировки теплоносителя проходит непосредственно теплоноситель, поступивший в композитный нагреватель через входной канал 5. При этом теплоноситель, соприкасаясь с нагретой поверхностью теплопередающей пластины 3, нагревается и через выходной канал 6 поступает к внешним потребителям.
Так происходит работа одной нагревательной панели. Когда нагревательные панели собраны в пакет, теплоноситель, поступая в композитный нагреватель через входной канал 5 и далее перемещаясь по каналам 4, контактирует с наружными поверхностями всех нагревательных панелей и выходит из него через выходной канал 6 в нагретом виде.
Выполнение поверхностей теплопередающих пластин 3 каждой нагревательной панели синусообразными в сечении позволяет увеличить их площадь (через которую происходит теплопередача) и, одновременно, делает форму сечения каналов между пластинами 3 и каналов 4 близкой к круглой, обеспечивая таким образом равномерность теплопередачи от осесимметричного нагревательного элемента 1 через композитный теплопроводящий, диэлектрический, герметизирующий материал 2 теплопередающим пластинам 3 и далее от пластин 3 теплоносителю, а в совокупности с заполнением полостей между пластинами 3 композитным теплопроводящим, диэлектрическим, герметизирующим материалом 2 максимально повышает КПД теплопередачи, обеспечивает электробезопасность и позволяет снизить температуру нагревательных элементов 1 (за счет меньшей силы протекающего через них тока).
В качестве композитного теплопроводящего, диэлектрического, герметизирующего материала могут быть использованы различные полимеры с неорганическими наполнителями, цементные смеси со стабилизирующими добавками и т.п. Основными требованиями к данному материалу являются высокая теплопроводность и диэлектрические свойства. Также желательно, чтобы материал выдерживал температуры до 300°С и имел достаточную механическую прочность на сжатие. Величина зазоров между нагревательными пластинами (минимальное расстояние между вершинами синусоид верхней и нижней пластины) внутри образованной ими полости могут достигать до 5 мм.
Заявляемый композитный нагреватель работает при собственной температуре нагревательного элемента в диапазоне от 50°С до 350°С, что существенно снижает теплонапряжения на конструктивных деталях нагревателя (в сравнении, например, с ТЭНовыми нагревателями более чем в два раза).
Описанный выше композитный электронагреватель характеризуется простой конструкцией, энергосберегающими свойствами и ускоренным теплообменом. Он оптимизирован по энергопотреблению, теплопередаче и по реализации тепловых режимов, а кроме того, обеспечивает возможность проведения профилактических работ разборной чисткой поверхностей нагрева и возможность получения большой линейки мощностей на базе одного конструктива.
Claims (1)
- Композитный нагреватель текучих сред, содержащий корпус с выполненными в нем входным и выходным каналами для теплоносителя, токопроводом, обеспечивающим электропитание, и размещенной внутри корпуса как минимум одной нагревательной панелью, отличающийся тем, что нагревательная панель образована двумя фигурными теплопередающими пластинами синусообразного сечения, соединенными между собой с образованием фигурной полости с каналами, заполненными композитным теплопроводящим, диэлектрическим, герметизирующим материалом, при этом внутри каждого канала осесимметрично установлен электрический нагревательный элемент в виде стержня, соединенный с токопроводом.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015110454A RU2615180C1 (ru) | 2015-10-26 | 2015-10-26 | Композитный нагреватель текучих сред |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015110454A RU2615180C1 (ru) | 2015-10-26 | 2015-10-26 | Композитный нагреватель текучих сред |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2615180C1 true RU2615180C1 (ru) | 2017-04-04 |
Family
ID=58505558
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015110454A RU2615180C1 (ru) | 2015-10-26 | 2015-10-26 | Композитный нагреватель текучих сред |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2615180C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1989010470A1 (fr) * | 1988-04-25 | 1989-11-02 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Procede pour accelerer la reponse d'un catalyseur de gaz d'echappement; dispositifs et supports chauffes electriquement pour la mise en oeuvre de ce procede |
RU2297113C1 (ru) * | 2005-06-29 | 2007-04-10 | Валентин Михайлович Чевордаев | Электрический нагреватель (варианты) |
RU2308822C1 (ru) * | 2006-04-20 | 2007-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НТЦ Радиатор" | Электронагреватель |
-
2015
- 2015-10-26 RU RU2015110454A patent/RU2615180C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1989010470A1 (fr) * | 1988-04-25 | 1989-11-02 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Procede pour accelerer la reponse d'un catalyseur de gaz d'echappement; dispositifs et supports chauffes electriquement pour la mise en oeuvre de ce procede |
RU2297113C1 (ru) * | 2005-06-29 | 2007-04-10 | Валентин Михайлович Чевордаев | Электрический нагреватель (варианты) |
RU2308822C1 (ru) * | 2006-04-20 | 2007-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НТЦ Радиатор" | Электронагреватель |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20170223776A1 (en) | Electric heating device and preparation method therefor | |
CN106604422A (zh) | 一种电制热器及其制备方法 | |
JP2015152218A (ja) | 流体加熱装置 | |
RU2615180C1 (ru) | Композитный нагреватель текучих сред | |
CA2444537A1 (en) | Electric water heater, liquid heater, steam generator | |
CN104214932B (zh) | 水冷预热式加热体 | |
CN106488590A (zh) | 一种安全性能高的防爆电加热器 | |
KR20120033509A (ko) | 순간 전기 온수 보일러 | |
RU2308822C1 (ru) | Электронагреватель | |
CN204285598U (zh) | 一种非对称的新型ptc对流电暖器 | |
Rezania et al. | Thermal effect of ceramic substrate on heat distribution in thermoelectric generators | |
CN102261743B (zh) | 用于即热热水器的一体化热压式加热器 | |
CN205179396U (zh) | 一种浸入式ptc加热器 | |
CN107152715A (zh) | 取暖器、表面绝缘型ptc电热器及其制备方法 | |
CN103157422A (zh) | 远红外辐射加热装置 | |
CN108240676A (zh) | 供热系统、用于制造供热系统的套件及其应用方法 | |
CN203155205U (zh) | 远红外辐射加热装置 | |
KR102164933B1 (ko) | 마이크로파 유전가열용 붕규산유리 관로를 갖는 유전발열기 | |
RU103265U1 (ru) | Нагревательный блок (варианты) | |
CN207099346U (zh) | 取暖器及表面绝缘型ptc电热器 | |
CN206442531U (zh) | 一种便于电路连接的电暖器加热芯体 | |
CN103968542A (zh) | 一种小型快速加热器 | |
CN209497617U (zh) | 一种绝缘电加热管及饮水机 | |
WO2018000497A1 (zh) | 蒸汽发生器及蒸汽设备 | |
CN105435962B (zh) | 绝缘子防结露方法及防结露装置 |