RU2650996C1 - Electric steam generator - Google Patents
Electric steam generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650996C1 RU2650996C1 RU2017122199A RU2017122199A RU2650996C1 RU 2650996 C1 RU2650996 C1 RU 2650996C1 RU 2017122199 A RU2017122199 A RU 2017122199A RU 2017122199 A RU2017122199 A RU 2017122199A RU 2650996 C1 RU2650996 C1 RU 2650996C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam generator
- electric steam
- generator according
- annular
- metal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
- F22B1/28—Methods of steam generation characterised by form of heating method in boilers heated electrically
-
- 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
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам преобразования электрической энергии в тепловую и для создания теплообмена. Оно может быть использовано при нагреве жидкостей, например, в системах отопления и горячего пароводоснабжения производственных и жилых объектов, а также в других областях, где требуется нагрев и испарение текучих сред.The invention relates to a device for converting electrical energy into heat and to create heat transfer. It can be used for heating liquids, for example, in heating systems and hot steam supply of industrial and residential facilities, as well as in other areas where heating and evaporation of fluids is required.
На данный момент из уровня техники известен электрический парогенератор, включающий электрический однофазный трансформатор, имеющий наборный металлический сердечник, предназначенный для создания замкнутого магнитного поля, первичную обмотку, расположенную на сердечнике и электрически изолированную от него, трубчатую вторичную обмотку, расположенную изолированно в магнитном поле. Этот электрический парогенератор включает также перемычку, соединенную наружно с витками трубчатой вторичной обмотки и предназначенную для создания короткого замыкания витков трубчатой вторичной обмотки. Вместе с тем электрический парогенератор содержит необходимые средства для принудительной подачи жидкости через внутреннюю полость трубчатой вторичной обмотки (US 1,999,446). Но описанный электрический парогенератор не позволяет вырабатывать достаточное количество тепловой энергии в единицу времени для нагрева воды и преобразования ее в пар.At the moment, an electric steam generator is known from the prior art, including an electric single-phase transformer having a stacked metal core designed to create a closed magnetic field, a primary winding located on the core and electrically isolated from it, a tubular secondary winding located isolated in a magnetic field. This electric steam generator also includes a jumper connected externally to the turns of the tubular secondary winding and designed to create a short circuit of the turns of the tubular secondary winding. However, the electric steam generator contains the necessary means for the forced supply of fluid through the inner cavity of the tubular secondary winding (US 1,999,446). But the described electric steam generator does not allow to generate a sufficient amount of thermal energy per unit time for heating water and converting it into steam.
Задача, которую поставил перед собой разработчик нового электрического парогенератора, состояла в создании такого парогенератора, который позволил бы увеличить производительность пара при одновременном снижении металлоемкости и габаритных размеров парогенератора. Техническим результатом, достигнутым в процессе решения поставленной перед разработчиком задачи, явилась возможность увеличить выработку тепловой энергии в единицу времени для нагрева воды и преобразования ее в пар.The task set by the developer of the new electric steam generator was to create a steam generator that would increase steam productivity while reducing the metal consumption and overall dimensions of the steam generator. The technical result achieved in the process of solving the task set before the developer was the opportunity to increase the production of thermal energy per unit time for heating water and converting it into steam.
Сущность заявленного изобретения состоит в том, что в электрическом парогенераторе, включающем электрические трансформаторы, имеющие наборные металлические сердечники, предназначенные для создания замкнутого магнитного поля в них, первичные обмотки, расположенные на сердечниках и электрически изолированных от них, общую трубчатую вторичную обмотку, расположенную в магнитном поле изолированно и охватывающую все стойки наборных металлических сердечников трансформаторов, межтрубные, соединяющие ближайшие точки, и надтрубные, соединяющие удаленные точки, перемычки поверхностей общей вторичной трубной обмотки в плоскости, перпендикулярной ее оси, а также средства для принудительной подачи жидкости через внутреннюю полость общей вторичной трубчатой обмотки, вторичная трубчатая обмотка разделена на участки, охватывающие каждую стойку наборных металлических сердечников трансформаторов, электрическими межтрубными и надтрубными перемычками и представляющие собой независимые короткозамкнутые электромагнитные контуры, а трансформаторы выполнены многофазными. Вместе с тем трансформаторы выполнены трехфазными. Кроме того, общая вторичная трубчатая обмотка состоит из пакета параллельно связанных труб. Вместе с тем участки, представляющие собой электромагнитные контуры, общей вторичной трубчатой обмотки выполнены разной электрической проводимости. Кроме того, трубы участков, представляющих собой электромагнитные контуры, общей вторичной трубчатой обмотки выполнены разных диаметров. Вместе с тем на каждом участке, представляющем собой электромагнитные контуры, установлены датчики температуры. Также надтрубные перемычки изготовлены в виде металлических полуколец. Вместе с тем надтрубные перемычки, изготовленные в виде металлических полуколец, выполнены шириной от одной пятой до четверти диаметра соединяемых труб. Помимо прочего надтрубные перемычки изготовлены в виде металлических дуг. Вместе с тем надтрубные перемычки изготовлены в виде металлических скоб. Помимо прочего межтрубные перемычки изготовлены в виде металлических сфер. Вместе с тем межтрубные перемычки изготовлены в виде металлических полых цилиндров. Помимо прочего межтрубные перемычки изготовлены в виде металлических сплошных цилиндров.The essence of the claimed invention lies in the fact that in an electric steam generator including electric transformers having type-setting metal cores designed to create a closed magnetic field in them, primary windings located on the cores and electrically isolated from them, a common tubular secondary winding located in the magnetic the field is isolated and covering all racks of type-setting metal cores of transformers, annular, connecting the nearest points, and annular, connecting remote points, jumpers of the surfaces of the common secondary tubular winding in a plane perpendicular to its axis, as well as means for forcing fluid through the internal cavity of the common secondary tubular winding, the secondary tubular winding is divided into sections covering each rack of stacked metal transformer cores, electric annular and annular jumpers and representing independent short-circuited electromagnetic contours, and transformers are made multiphase. However, the transformers are made three-phase. In addition, the common secondary tubular winding consists of a stack of pipes connected in parallel. At the same time, the sections representing electromagnetic circuits of the common secondary tubular winding are made of different electrical conductivity. In addition, the pipe sections representing electromagnetic circuits of the common secondary tubular winding are made of different diameters. At the same time, temperature sensors are installed in each section representing electromagnetic circuits. Also, the annular bridges are made in the form of metal half rings. At the same time, the annular bridges made in the form of metal half rings are made from one fifth to a quarter of the diameter of the connected pipes. Among other things, the annular bridges are made in the form of metal arcs. However, the annular bridges are made in the form of metal staples. Among other things, annular bridges are made in the form of metal spheres. However, the annular bridges are made in the form of metal hollow cylinders. Among other things, annular bridges are made in the form of solid metal cylinders.
Доказательства возможности осуществления нового электрического парогенератора с реализацией указанного назначения приводятся ниже на конкретном примере электрического парогенератора. Этот характерный пример реализации конкретного электрического парогенератора согласно предлагаемому изобретению ни в коей мере не ограничивает объем его правовой защиты. В этом примере дана лишь конкретная иллюстрация нового электрического парогенератора.Evidence of the feasibility of a new electric steam generator with the implementation of this purpose is given below on a specific example of an electric steam generator. This characteristic example of the implementation of a specific electric steam generator according to the invention does not in any way limit the scope of its legal protection. In this example, only a specific illustration is given of a new electric steam generator.
Изобретение поясняется графически, где:The invention is illustrated graphically, where:
на фиг. 1 показан общий вид трехфазного электрического парогенератора (аксонометрия);in FIG. 1 shows a general view of a three-phase electric steam generator (axonometry);
на фиг. 2 - трубчатая вторичная обмотка (аксонометрия);in FIG. 2 - tubular secondary winding (axonometry);
на фиг. 3 - сечение А-А фиг. 2.in FIG. 3 is a section AA of FIG. 2.
В данном конкретном примере электрический парогенератор состоит из двух трехфазных трансформаторов 1, которые включают наборные металлические сердечники 2, имеющие горизонтальную и вертикальную части. Вертикальная часть металлических сердечников 2 сконструирована в виде стоек 3. На стойках 3 металлических сердечников 2 этих трехфазных трансформаторов расположены изолированные от них первичные обмотки 4. Общая для названных двух трехфазных трансформаторов 1 вторичная трубчатая обмотка 5 выполнена из сплошной медной трубы и имеет подводящий 6 и отводящий 7 патрубки. Общая вторичная трубчатая обмотка 5 электрического парогенератора изолирована в магнитном поле и свернута так, что охватывает все стойки 3 наборных металлических сердечников 2 обоих трансформаторов 1 в виде змеевика. Вместе с тем общая вторичная трубчатая обмотка 5 снабжена датчиками температуры 8 и электрическими перемычками: надтрубными 9 и межтрубными 10. Надтрубные 9 электрические перемычки соединяют наиболее удаленные точки, а межтрубные 10 соединяют ближайшие точки поверхностей общей вторичной трубной обмотки 5 в плоскости, перпендикулярной ее оси. Надтрубные 9 электрические перемычки изготовлены в виде, например, металлических дуг, полуколец или скоб, а межтрубные 10 в виде, например, металлических сфер или имеющих форму цилиндров, сплошных или полых. Межтрубные 10 электрические перемычки в виде металлических сфер предназначены для точечного контакта с замыкаемыми трубами, а в виде имеющих форму сплошных или полых цилиндров для линейчатого контакта между трубами. Как показали экспериментальные исследования, такой способ замыкания общей вторичной трубчатой обмотки 5 позволяет наводить индукционные токи большой величины от 3900 А и выше. Токи такой величины необходимы для получения пара для промышленных целей в количестве от 100 кг в час до 2-х тонн в час. В этом случае в качестве материала вторичной трубчатой обмотки 5 необходимо использовать материал максимальной электропроводности, например медь и ее сплавы. В данном конкретном случае конструктивно надтрубная 9 перемычка выполнена в виде полукольца шириной от одной пятой до четверти диаметра соединяемых труб. Это наиболее оптимальные размеры для конкретного примера. Эксперименты показали, что только такой способ замыкания общей вторичной трубчатой обмотки 5 позволяет наводить индукционные токи такой величины, которые необходимы для создания тока плотностью свыше 60 А/мм. И в этом случае возможно получение в камере парообразования пара в количестве, необходимом для промышленных целей. В частности, общая вторичная трубчатая обмотка 5 может состоять из участков разной электрической проводимости и диаметров. Благодаря надтрубным 9 и межтрубным 10 перемычкам общая вторичная трубчатая обмотка 5 электрически разделена на участки, представляющие собой независимые короткозамкнутые электромагнитные контуры, которые охватывают стойки 3 наборных металлических сердечников 2 и которые создают магнитную индукцию. Разная электрическая проводимость и разные диаметры на отдельных участках общей вторичной трубчатой обмотки 5 требуются для управления и регулировки выработки необходимого количества тепловой энергии, предназначенной для нагрева воды и превращения ее в пар. Независимые короткозамкнутые электромагнитные контуры позволяют резко увеличить количество получаемой тепловой энергии.In this particular example, an electric steam generator consists of two three-phase transformers 1, which include stacked
Таким образом, каждый участок общей вторичной трубчатой обмотки 5, охватывающий стойки 3 наборных металлических сердечников 2 трехфазных трансформаторов 1 от подводящего до отводящего патрубков, разделен на контуры электрическими перемычками 9 и 10. Благодаря этому, а также благодаря применению трехфазных трансформаторов внутренняя полость вторичной трубчатой обмотки 5 от подводящего 6 до отводящего 7 патрубков будет представлять собой собственно камеру парообразования. В наборных металлических сердечниках 2 каждого контура индуцируется магнитное поле одинакового направления. Подбором электрических параметров короткозамкнутых контуров, влияющих на нагрев трубы, во внутренней полости вторичной трубчатой обмотки 5, относящейся к каждому такому контуру, обеспечивают термодинамические условия, соответствующие фазам перехода воды в парообразное состояние в так называемом прямоточном электрическом парогенераторе. Для повышения теплоаккумулирующей способности камеры парообразования вторичная трубчатая обмотка 5 может состоять из пакета параллельно связанных труб, уложенных описанным выше образом.Thus, each section of the common secondary
Работает описанный электрический парогенератор следующим образом. Вначале обеспечивают движение воды путем подачи ее под давлением через подводящий патрубок 6 во внутреннюю полость общей вторичной трубчатой обмотки 5. Затем первичные обмотки 4 трехфазных трансформаторов 1 подключают к сети переменного тока. В результате этого первичные обмотки 4 индуцируют в наборных металлических сердечниках 2 переменный магнитный поток. Под действием переменного магнитного потока участки общей вторичной трубчатой обмотки 5, которые ограничены короткозамкнутыми электрическими надтрубными 9 и межтрубными 10 перемычками, становятся независимыми короткозамкнутыми электромагнитными контурами, которые охватывают магнитный поток в сердечниках 2. Электрические перемычки в виде, например, металлических полуколец 9 и металлических сфер 10 создают безопасное короткое замыкание в каждом независимом контуре витков общей вторичной трубчатой обмотки 5, способное проводить переменный ток большой величины. В общей вторичной трубчатой обмотке 5 возникает электрический ток величиной от 3900 А и выше, достаточной для нагрева воды и превращения ее в пар. Электрический ток такой величиной необходим для эффективной работы парогенератора и выработки им промышленно необходимого количества пара. Под действием электрического тока такой величины происходит нагрев независимых короткозамкнутых электромагнитных контуров общей вторичной трубчатой обмотки 5. В данном случае это дает возможность как бы удлинить общую вторичную трубчатую обмотку 5. Вместе с тем трехфазные трансформаторы при прочих одинаковых показателях равномерно нагружают электрическую сеть и имеют провода меньшего сечения по сравнению с однофазными. Кроме этого трехфазные трансформаторы имеют первичные обмотки меньших размеров по сравнению с первичными обмотками однофазных трансформаторов такой же мощности. А удлинение общей вторичной трубчатой обмотки 5 дает увеличение ее теплоаккумулирующей способности. И как следствие дает увеличение площади теплообмена внутренней полости за счет удлинения вторичной трубчатой обмотки 5 и приводит к уменьшению количества осадков в пароводяном тракте вторичной трубчатой обмотки 5. Одновременно тепловая энергия переходит к воде, движущейся во внутренней полости общей вторичной трубчатой обмотки 5. Здесь же происходит испарение воды и полученный пар выходит через отводящий патрубок 7.The described electric steam generator operates as follows. First, the movement of water is ensured by supplying it under pressure through the
Дополнительные доказательства того, что задача, которую поставили перед собой разработчики нового электрического парогенератора, решена, а именно, что новый электрический парогенератор позволяет увеличить производительность пара при одновременном снижении его габаритных размеров и металлоемкости, приводятся ниже на конкретном эксперименте, проведенном авторами изобретения. Кроме того, нижеприведенный эксперимент доказывает, что технический результат в процессе решения поставленной перед разработчиками задачи достигнут, а именно, что увеличивается выработка тепловой энергии в единицу времени для нагрева воды и преобразования ее в пар. Были разработаны и испытаны два электрических парогенератора, оба состоящие из двух трансформаторов с общей вторичной трубчатой обмоткой из медной трубы диаметром 22 мм, охватывающей все стойки обоих трансформаторов. Оба электрические парогенераторы потребляли от сети одинаковый ток 130 А с одинаковым напряжением в 380 В. Первый электрический парогенератор имел в своей конструкции однофазный трансформатор, а другой - трехфазный, согласно с технической сущностью, отображенной в формуле изобретения. Первый электрический парогенератор имел мощность 50 КВт и его габаритные размеры составляли в мм. 572×490×375, причем его первичные катушки были из медной шины S32. А второй электрический парогенератор согласно технической сущности, отображенной в формуле изобретения, имел мощность 65 КВт. Его габаритные размеры составляли в мм 600×426×300, а первичные катушки были из шины S14. Давление воды на входном патрубке у обоих электрических парогенераторов составляло 15 бар, а температура входной воды 20°С. Результаты испытаний показали, что первый электрический парогенератор мощностью 50 КВт произвел 200 кг пара/час с коэффициентом сухости пара 30%, а второй парогенератор мощностью 65 КВт произвел 250 кг пара/час с коэф. сухости 40%, при этом второй электрический парогенератор занимает объем, в 1,37 раза меньше, чем первый. При этом удельная мощность второго электрического парогенератора по сравнению с электрическим парогенератором возросла в 1,78 раза. Из этих экспериментальных исследований видны преимущества нового электрического парогенератора.Additional evidence that the task set by the developers of the new electric steam generator has been solved, namely, that the new electric steam generator can increase steam productivity while reducing its overall dimensions and metal consumption, is given below in a specific experiment conducted by the inventors. In addition, the following experiment proves that the technical result in the process of solving the task set for the developers has been achieved, namely, that the production of thermal energy per unit time for heating water and converting it into steam increases. Two electric steam generators were developed and tested, both consisting of two transformers with a common secondary tubular winding of a copper pipe with a diameter of 22 mm, covering all racks of both transformers. Both electric steam generators consumed the same current of 130 A from the network with the same voltage of 380 V. The first electric steam generator had a single-phase transformer in its design, and the other three-phase, in accordance with the technical essence shown in the claims. The first electric steam generator had a power of 50 kW and its overall dimensions were in mm. 572 × 490 × 375, with its primary coils coming from a S32 copper bus. And the second electric steam generator according to the technical essence displayed in the claims had a power of 65 kW. Its overall dimensions were in mm 600 × 426 × 300, and the primary coils were from the S14 bus. The water pressure at the inlet pipe for both electric steam generators was 15 bar, and the inlet water temperature was 20 ° C. The test results showed that the first electric steam generator with a capacity of 50 kW produced 200 kg of steam / hour with a coefficient of dryness of steam of 30%, and the second steam generator with a capacity of 65 kW produced 250 kg of steam / hour with a coefficient. dryness of 40%, while the second electric steam generator occupies a volume 1.37 times less than the first. In this case, the specific power of the second electric steam generator compared with the electric steam generator increased by 1.78 times. From these experimental studies, the advantages of the new electric steam generator are visible.
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017122199A RU2650996C1 (en) | 2017-06-23 | 2017-06-23 | Electric steam generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017122199A RU2650996C1 (en) | 2017-06-23 | 2017-06-23 | Electric steam generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2650996C1 true RU2650996C1 (en) | 2018-04-18 |
Family
ID=61977095
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017122199A RU2650996C1 (en) | 2017-06-23 | 2017-06-23 | Electric steam generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2650996C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU184808U1 (en) * | 2018-09-07 | 2018-11-12 | Общество с ограниченной ответственностью "В-Плазма" | Direct-flow electric steam generator |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1999446A (en) * | 1933-10-06 | 1935-04-30 | James K Delano | Transformer coupled induction heater |
RU2138137C1 (en) * | 1998-02-11 | 1999-09-20 | Карманов Евгений Дмитриевич | Induction heater of fluid media |
RU2263418C2 (en) * | 2001-07-18 | 2005-10-27 | Карманов Евгений Дмитриевич | Inductive heater for fluid substances |
RU2007139257A (en) * | 2007-10-22 | 2009-04-27 | Закрытое акционерное общество "Завод Сибирского Технологического Машиностроения" (RU) | FLUID INDUCTION HEATER |
JP2012163229A (en) * | 2011-02-04 | 2012-08-30 | Tokuden Co Ltd | Superheated water vapor generator |
-
2017
- 2017-06-23 RU RU2017122199A patent/RU2650996C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1999446A (en) * | 1933-10-06 | 1935-04-30 | James K Delano | Transformer coupled induction heater |
RU2138137C1 (en) * | 1998-02-11 | 1999-09-20 | Карманов Евгений Дмитриевич | Induction heater of fluid media |
RU2263418C2 (en) * | 2001-07-18 | 2005-10-27 | Карманов Евгений Дмитриевич | Inductive heater for fluid substances |
RU2007139257A (en) * | 2007-10-22 | 2009-04-27 | Закрытое акционерное общество "Завод Сибирского Технологического Машиностроения" (RU) | FLUID INDUCTION HEATER |
JP2012163229A (en) * | 2011-02-04 | 2012-08-30 | Tokuden Co Ltd | Superheated water vapor generator |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU184808U1 (en) * | 2018-09-07 | 2018-11-12 | Общество с ограниченной ответственностью "В-Плазма" | Direct-flow electric steam generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2667833C1 (en) | Electric steam generator | |
CN102628588A (en) | Superheated steam generator | |
RU2658658C1 (en) | Electric steam generator | |
JP2012021675A (en) | Superheated steam generator | |
RU2650996C1 (en) | Electric steam generator | |
JPH0329289A (en) | Equipment for electric induction heating fluid in pipeline | |
US2770196A (en) | Electromagnetic interaction pump | |
RU2667225C1 (en) | Device for heating water and generating steam | |
CN105939548B (en) | Induction heating system | |
RU2736270C1 (en) | Electric vapor superheater | |
US10650962B2 (en) | Power circuit, iron core for Scott connected transformer, Scott connected transformer, and superheated steam generator | |
RU2752986C1 (en) | Electric steam generator | |
RU2642818C1 (en) | Electric steam generator | |
JP7256539B2 (en) | Superheated steam generator | |
CN203799843U (en) | High current heating transformer | |
RU200076U1 (en) | ELECTRIC STEAM HEATER | |
RU2782956C1 (en) | Fluid induction heater | |
Still | Principles of Transformer Design | |
RU206564U1 (en) | INDUCTION FLUID HEATER | |
RU193008U1 (en) | Three section inductor | |
US1694792A (en) | High-frequency induction furnace | |
RU2074529C1 (en) | Induction electric heater for liquid | |
RU203471U1 (en) | Saturated steam induction steam generator | |
US1990238A (en) | Electrical heating apparatus | |
RU1781845C (en) | Three-phase induction heater of fluid medium |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20181229 Effective date: 20181229 |
|
MF41 | Cancelling an invention patent (total invalidation of the patent) |
Effective date: 20191231 |