RU2658658C1 - Electric steam generator - Google Patents
Electric steam generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2658658C1 RU2658658C1 RU2017129929A RU2017129929A RU2658658C1 RU 2658658 C1 RU2658658 C1 RU 2658658C1 RU 2017129929 A RU2017129929 A RU 2017129929A RU 2017129929 A RU2017129929 A RU 2017129929A RU 2658658 C1 RU2658658 C1 RU 2658658C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rods
- turns
- steam generator
- secondary winding
- tubular
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 58
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
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
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
- H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
- H05B6/108—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor for heating a fluid
-
- 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
-
- 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
- F22B1/281—Methods of steam generation characterised by form of heating method in boilers heated electrically other than by electrical resistances or electrodes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
Description
Область техники, которой относится изобретение FIELD OF THE INVENTION
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.
Уровень техники State of the art
Из уровня техники известен электрический парогенератор, включающий электрический трансформатор, имеющий наборной металлический сердечник, предназначенный для создания замкнутого магнитного поля, первичную обмотку, расположенную на сердечнике и электрически изолированную от него, трубчатую вторичную обмотку, расположенную в магнитном поле изолированно, перемычку, соединенную наружно с витками трубчатой вторичной обмотки с целью создания короткого замыкания витков трубчатой вторичной обмотки и необходимые средства для принудительной подачи жидкости через внутреннюю полость трубчатой вторичной обмотки. (US 1,999,446)The prior art electric steam generator, including an electric transformer having a type-setting 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 in a magnetic field in isolation, a jumper connected externally to turns of the tubular secondary winding in order to create a short circuit of the turns of the tubular secondary winding and the necessary means for the force second feed fluid through the inner cavity of the tubular secondary winding. (US 1,999,446)
Известное устройство относится к высокоэффективным устройствам преобразования электрической энергии в тепловую в связи с наличием прямого контакта между нагреваемой жидкостью и нагревательной поверхностью во внутренней полости вторичной короткозамкнутой трубчатой обмотки. Для получения пара в известном устройстве требуется либо достижение температуры трубчатой обмотки свыше 212 град., либо предварительный нагрев питательной воды перед подачей ее в трубчатую обмотку. Последнее осуществляется введением дополнительной трубчатой короткозамкнутой вторичной обмотки, предназначенной для предварительного нагрева жидкости перед подачей ее в основную короткозамкнутую трубчатую обмотку для испарения. Количество вырабатываемого таким устройством пара напрямую зависит от скорости подачи (расхода) жидкости. В случае превышения расчетного расхода жидкости через устройство пар перестает вырабатываться т.к. не хватает энергии на испарение, а при уменьшении расхода жидкости ниже расчетного трубчатая вторичная обмотка плохо охлаждается и перегревается до аварийной температуры. Несмотря на высокий кпд известное устройство в своем конструктивном исполнении слишком чувствительно к параметрам управления - величине тока, напряжения, температуре входной питательной воды, расходу воды, являющимся производными каждого конкретного конструктивного исполнения. Изменение в ходе работы хотя бы одного из параметров приводит к ухудшению качества пара, генерируемого устройством, или к его вынужденной аварийной остановке. Управление величиной тока или напряжения возможно в очень узких пределах, т.к. количество выделяемой теплоты в устройстве пропорционально квадрату тока или напряжения. Отклонения этих параметров приводит к потере функциональности устройства. The known device relates to highly efficient devices for converting electrical energy into heat due to the direct contact between the heated fluid and the heating surface in the inner cavity of the secondary short-circuited tubular winding. To obtain steam in a known device, it is required either to achieve a temperature of the tubular winding above 212 degrees, or to preheat the feed water before supplying it to the tubular winding. The latter is carried out by introducing an additional tubular short-circuited secondary winding designed to pre-heat the liquid before feeding it into the main short-circuited tubular winding for evaporation. The amount of steam generated by such a device directly depends on the flow rate (flow rate) of the liquid. If the calculated liquid flow rate through the device is exceeded, steam ceases to be generated since there is not enough energy for evaporation, and with a decrease in liquid flow below the calculated one, the tubular secondary winding is poorly cooled and overheats to an emergency temperature. Despite the high efficiency, the known device in its design is too sensitive to control parameters - the magnitude of the current, voltage, temperature of the input feed water, water flow, which are derivatives of each specific design. A change in the course of operation of at least one of the parameters leads to a deterioration in the quality of the steam generated by the device, or to its emergency emergency stop. The current or voltage can be controlled within very narrow limits, since the amount of heat generated in the device is proportional to the square of the current or voltage. Deviations of these parameters result in loss of device functionality.
Известное устройство относится к классу прямоточных парогенераторов, где движение жидкости и пара по трубам осуществляется способом принудительного напора с помощью питательного насоса, который обеспечивает преодоление полного сопротивления движению парожидкой среды по трубам и заданное давление пара на выходе. Общим недостатком этого способа, реализуемого во всех видах парогенераторов, является низкая теплоаккумулирующая способность труб (см. стр.266 в книге А.П.Ковалева " Парогенераторы: Учебник для вузов." - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 386 с., ил.). Данный недостаток особенно проявляется в известном устройстве US 1,999,446, поскольку длина трубчатой вторичной обмотки связана с ее электрическим сопротивлением и часто не обладает достаточной площадью теплообмена из-за дефицита длины. Поэтому надежная реализация прямоточного способа получения пара с помощью известного устройства возможна только путем внесения изменений в конструкцию, позволяющих удлинить трубу и при этом обеспечить достаточную для производства пара температуру ее нагрева за счет повышения плотности нагревающего ее тока. Это конфликтующие параметры, поскольку повышение плотности тока в известной конструкции возможно при уменьшении длины трубы.The known device belongs to the class of direct-flow steam generators, where the movement of liquid and steam through the pipes is carried out by the method of forced pressure using a feed pump, which provides overcoming of the total resistance to the movement of the vapor-liquid medium through the pipes and the specified steam pressure at the outlet. A common disadvantage of this method, which is implemented in all types of steam generators, is the low heat storage capacity of pipes (see page 266 in the book by A.P. Kovalev "Steam generators: A Textbook for universities." - M .: Energoatomizdat, 1985. - 386 p., ill.). This disadvantage is especially evident in the known device US 1,999,446, since the length of the tubular secondary winding is associated with its electrical resistance and often does not have sufficient heat exchange area due to the shortage of length. Therefore, a reliable implementation of the direct-flow method for producing steam using a known device is possible only by making design changes to lengthen the pipe and at the same time ensure its heating temperature sufficient for steam production by increasing the density of the current heating it. These are conflicting parameters, since an increase in current density in a known construction is possible with a decrease in pipe length.
Известен также индукционный нагреватель текучих сред, принятый за прототип, содержащий плоский ферромагнитный сердечник со стержнями, на которых намотана первичная обмотка, соединенная с источником переменного тока, и индуктивно связанную с первичной обмоткой через сердечник электропроводящую вторичную обмотку, являющейся теплообменником для нагреваемой текучей среды, снабженным патрубками для входа и выхода нагреваемой текучей среды и выполненным из расположенных в плоскости витков первичной обмотки трубчатых элементов, каждый из которых выполнен в виде витка, образующего замкнутый контур вокруг соответствующего стержня сердечника, при этом расположенные в межкатушечном пространстве участки трубчатых элементов выполнены усеченными, а усеченные участки трубчатых элементов, охватывающих соседние стержни и расположенные в одной плоскости, соединены с ними неразъемно ( RU 2263418 С2 )Also known is an induction fluid heater adopted for the prototype, comprising a flat ferromagnetic core with rods on which a primary winding is connected, connected to an AC source, and an electrically conductive secondary winding inductively connected to the primary winding through the core, which is a heat exchanger for a heated fluid equipped with nozzles for the inlet and outlet of the heated fluid and made of located in the plane of the turns of the primary winding of the tubular elements, each and which is designed as a coil looped around the respective core rod thus disposed in mezhkatushechnom space portions of the tubular elements are truncated, and the truncated portions of the tubular elements covering adjacent rods and arranged in one plane, are connected integrally with them (RU 2263418 C2)
При таком исполнении в индукционном нагревателе текучих сред достигается повышение коэффициента полезного действия и коэффициента мощности, уменьшение габаритов и материалоемкости устройства, имеется возможность применять более длинные трубы.With this design, in the induction fluid heater, an increase in the efficiency and power factor, a decrease in the dimensions and material consumption of the device are achieved, it is possible to use longer pipes.
Однако при таком исполнении снижается надежность работы индукционного нагревателя в связи усечением целостности трубчатых элементов и последующим соединением их неразъемно. При этом из соединяемых трубчатых элементов образуется общая внутренняя полость трубчатых элементов большого объема, которая способна выдерживать меньшее давление по сравнению с каждым отдельным трубчатым элементом и даже без учета ее ослабления неразъемным соединением при использовании она становится взрывоопасной.However, with this design, the reliability of the induction heater decreases due to truncation of the integrity of the tubular elements and their subsequent connection inextricably. At the same time, from the connected tubular elements a common internal cavity of large volume tubular elements is formed, which is able to withstand less pressure compared to each individual tubular element and even without taking into account its weakening by an integral connection when used, it becomes explosive.
Кроме того общая внутренняя полость теплообменника не может применяться для конструирования прямоточного парогенератора, в котором нагреваемая среда под давлением питательного насоса последовательно по мере движения по внутренней полости неразрывной трубы превращается из жидкости в пар. В этом принцип его действия, при нарушении которого парогенератор будет работать с риском локального перегрева труб в местах, где скорость движения теплоносителя замедляется. Поэтому устройство, принятое за прототип, не может быть использовано для эффективной генерации пара.In addition, the common internal cavity of the heat exchanger cannot be used to design a once-through steam generator, in which the heated medium under pressure of the feed pump is successively transformed from liquid to vapor as it moves through the internal cavity of the continuous pipe. This is the principle of its action, in violation of which the steam generator will work with the risk of local overheating of the pipes in places where the velocity of the coolant slows down. Therefore, the device adopted for the prototype cannot be used for efficient steam generation.
Особым существенным недостатком прототипа является принципиальное в конструкции неразъемное соединение в межкатушечном пространстве усеченных участков трубчатых элементов, охватывающих соседние стержни в одной плоскости. Эта плоскость оказывается перпендикулярной вектору магнитной индукции первичной обмотки. Во вторичной трубчатой обмотке, выполненной из короткозамкнутых витков вокруг каждого стержня, электрически являющихся трубчатыми проводниками, максимальная плотность тока приходится как раз на участки трубчатого проводника, близкие к диаметральной плоскости трубчатого проводника, перпендикулярной направлению вектора магнитной индукции. Неразъемное соединение, выполненное в зоне максимальной плотности тока, в ходе эксплуатации подвергается разрушению от этого тока и снижает надежность устройства в целом.A particular significant disadvantage of the prototype is the one-piece integral connection in the intercoil space of truncated sections of tubular elements covering adjacent rods in the same plane. This plane is perpendicular to the magnetic induction vector of the primary winding. In a secondary tubular winding made of short-circuited turns around each rod, which are electrically tubular conductors, the maximum current density falls precisely on the sections of the tubular conductor close to the diametrical plane of the tubular conductor, perpendicular to the direction of the magnetic induction vector. One-piece connection made in the zone of maximum current density during operation is subjected to destruction from this current and reduces the reliability of the device as a whole.
Сущность изобретения SUMMARY OF THE INVENTION
Задачей, решаемой заявленным изобретением, является создание надежного индукционного электрического парогенератора с увеличенной производительностью пара при одновременном снижении металлоёмкости и габаритных размеров парогенератора.The problem solved by the claimed invention is the creation of a reliable induction electric steam generator with increased steam productivity while reducing metal consumption and overall dimensions of the steam generator.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности работы и паропроизводительности индукционного электрического парогенератораThe technical result of the claimed invention is to increase the reliability and steam production of an induction electric steam generator
Заявленный технический результат достигается за счет того, что электрический парогенератор, включающий ферромагнитный сердечник со стержнями, первичные обмотки, расположенные в виде катушек на стержнях и электрически изолированные от них, общую трубчатую вторичную обмотку, расположенную в магнитном поле изолированно и охватывающую все стержни ферромагнитного сердечника так, что вокруг каждого стержня образует замкнутые витки, отличающийся тем, что витки общей трубчатой вторичной обмотки, расположенные в межкатушечном пространстве, соединены электрически параллельно неразъемно наружно в плоскости диаметра трубы, параллельного вектору магнитной индукции стержней, а на периферии в межтрубном пространстве между витками трубчатой вторичной обмотки установлен по меньшей мере один дистанционный элемент, наружно соединенный с витками неразъемным соединением в плоскости диаметров труб, параллельных вектору магнитной индукции стержней.The claimed technical result is achieved due to the fact that the electric steam generator, including a ferromagnetic core with rods, primary windings located in the form of coils on the rods and electrically isolated from them, a common tubular secondary winding located in a magnetic field in isolation and covering all the rods of the ferromagnetic core so that around each rod forms closed turns, characterized in that the turns of the common tubular secondary winding located in the intercoil space, electrically connected in parallel one-piece externally in the plane of the diameter of the pipe parallel to the vector of the magnetic induction of the rods, and at the periphery in the annular space between the turns of the tubular secondary winding, at least one remote element is installed externally connected to the turns by an integral connection in the plane of the diameters of the pipes parallel to the vector of magnetic induction rods.
В частном случае реализации заявленного технического решения ферромагнитный сердечник выполнен трёхфазным.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, the ferromagnetic core is made three-phase.
В частном случае реализации заявленного технического решения дистанционные элементы выполнены цилиндрическими с диаметром, равным диаметру трубчатой вторичной обмотки.In the particular case of the implementation of the claimed technical solution, the distance elements are cylindrical with a diameter equal to the diameter of the tubular secondary winding.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых показано:Details, features, and advantages of the present invention follow from the following description of embodiments of the claimed technical solution using the drawings, which show:
на фиг.1 показан общий вид трехфазного электрического парогенератора (аксонометрия);figure 1 shows a General view of a three-phase electric steam generator (axonometry);
на фиг.2 – трубчатая вторичная обмотка (аксонометрия).figure 2 - tubular secondary winding (axonometry).
На чертежах цифрами обозначены следующие позиции: In the drawings, the numbers indicate the following positions:
1 – плоский ферромагнитный сердечник; 2 – стержни ферромагнитного сердечника; 3 – катушки; 4 – отвод; 5 – трубчатая вторичная обмотка; 6 –подводящий патрубок; 7 – отводящий патрубок ; 8 – неразъемное соединение; 9 – дистанционные цилиндрические элементы. 1 - flat ferromagnetic core; 2 - rods of a ferromagnetic core; 3 - coils; 4 - tap; 5 - tubular secondary winding; 6 - inlet pipe; 7 - outlet pipe; 8 - one-piece connection; 9 - remote cylindrical elements.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Доказательства возможности осуществления нового электрического парогенератора с реализацией указанного назначения приводятся ниже с помощью настоящего описания. Данное описание заявленного технического решения по настоящему изобретению ни в коей мере не ограничивает объем его правовой защиты.Evidence of the feasibility of a new electric steam generator with the implementation of this purpose is given below using the present description. This description of the claimed technical solution of the present invention in no way limits the scope of its legal protection.
В этом примере дана иллюстрация нового электрического парогенератора. This example illustrates a new electric steam generator.
В данном конкретном примере электрический парогенератор выполнен на базе трехфазного трансформатора с плоским ферромагнитным сердечником (1) со стержнями (2), на которых расположены первичные обмотки в виде катушек (3). Первичная обмотка в виде катушек (3) подсоединяется к источнику электрического переменного тока через отводы (4). Общая трубчатая вторичная обмотка (5) выполнена из сплошной трубы и имеет подводящий (6) и отводящий (7) патрубки. In this particular example, the electric steam generator is based on a three-phase transformer with a flat ferromagnetic core (1) with rods (2) on which the primary windings are in the form of coils (3). The primary winding in the form of coils (3) is connected to a source of electric alternating current through taps (4). The common tubular secondary winding (5) is made of a continuous pipe and has a supply pipe (6) and a discharge pipe (7).
Общая трубчатая вторичная обмотка (5) электрического парогенератора изолирована в магнитном поле и свернута так, что охватывает все стержни (2) плоского ферромагнитного сердечника (1) кольцами вокруг каждого стержня (2). При помощи неразъемного соединения (8) в виде сварки или пайки колец общей трубчатой обмотки (5) в межкатушечном пространстве образуются короткозамкнутые витки вокруг каждого стержня (2).The common tubular secondary winding (5) of the electric steam generator is insulated in a magnetic field and folded so that it covers all the rods (2) of the flat ferromagnetic core (1) with rings around each rod (2). Using one-piece connection (8) in the form of welding or soldering the rings of the common tubular winding (5) in the intercoil space, short-circuited turns are formed around each rod (2).
Принципиально, что неразъемное наружное соединение (8) витков общей трубчатой обмотки (5) в межкатушечном пространстве выполнено в плоскости диаметра трубы, параллельного вектору магнитной индукции в стержнях (2). Вместе с тем, участки колец общей трубчатой обмотки (5), расположенные за пределами межкатушечного пространства, дистанцированы друг от друга на размер диаметра трубы и между ними с помощью неразъемного соединения (8) установлены дистанционные цилиндрические элементы (9), обеспечивающие жесткость конструкции и дополняющие короткое замыкание витка. Диаметр дистанционных трубчатых элементов равен диаметру трубы вторичной трубчатой обмотки. Fundamentally, the one-piece external connection (8) of the turns of the common tubular winding (5) in the intercoil space is made in the plane of the diameter of the pipe parallel to the magnetic induction vector in the rods (2). At the same time, the sections of the rings of the common tubular winding (5) located outside the intercoil space are spaced apart from each other by the size of the diameter of the pipe and between them with the help of a one-piece connection (8) distance cylindrical elements (9) are installed that provide structural rigidity and complement coil short circuit. The diameter of the remote tubular elements is equal to the diameter of the pipe of the secondary tubular winding.
Такое осуществление короткого замыкания токов вторичной трубчатой обмотки, соответствует физическим процессам, протекающим во вторичной короткозамкнутой обмотке, благодаря чему устройство отличается простотой конструкции и в нем не возникает дополнительных энергетических потерь, приводящих к перегреву или разрушению. Кроме того, полученное согласно изобретению устройство нечувствительно к параметрам сдвига фаз питающего напряжения, что также является его преимуществом.This short circuit of the currents of the secondary tubular winding corresponds to the physical processes occurring in the secondary short-circuited winding, due to which the device is simple in design and does not cause additional energy losses that lead to overheating or destruction. In addition, the device obtained according to the invention is insensitive to phase shift parameters of the supply voltage, which is also its advantage.
Длина трубы, количество короткозамкнутых витков вокруг каждого стержня (2) определяются теплотехническим расчетом. Эксперименты показали, что указанная конструкция общей трубчатой вторичной обмотки (5) позволяет наводить индукционные токи в стенке трубы, обеспечивающие заданный равномерный нагрев трубы по всей длине. The length of the pipe, the number of short-circuited turns around each rod (2) are determined by thermotechnical calculation. The experiments showed that the indicated design of the common tubular secondary winding (5) allows inducing induction currents in the pipe wall, providing a given uniform heating of the pipe along the entire length.
Работает описанный электрический парогенератор следующим образом. Вначале обеспечивают движение воды путем подачи ее под давлением через подводящий патрубок (6) во внутреннюю полость общей трубчатой вторичной обмотки (5). Затем первичные обмотки (3) через отводы (4) подключают к сети переменного тока. В результате этого первичные обмотки индуцируют в стержнях (2) переменный магнитный поток. Под действием переменного магнитного потока в короткозамкнутых вокруг каждого стержня (2) витках общей трубчатой обмотки (5), образованных с помощью неразъемных соединений (8), индуцируется сильный ток, нагревающий общую трубчатую вторичную обмотку (5). Тепловая энергия переходит к воде, движущейся во внутренней полости общей трубчатой вторичной обмотки (5). Здесь же в соответствии с принципом работы прямоточного парогенератора 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 inlet pipe (6) into the internal cavity of the common tubular secondary winding (5). Then the primary windings (3) through the taps (4) are connected to the AC network. As a result of this, the primary windings induce an alternating magnetic flux in the rods (2). Under the action of an alternating magnetic flux, in the circuits of the common tubular winding (5) formed by means of one-piece connections (8) short-circuited around each rod (2), a strong current is induced, heating the common tubular secondary winding (5). Thermal energy is transferred to water moving in the inner cavity of the common tubular secondary winding (5). Here, in accordance with the principle of operation of the once-through steam generator, water evaporates and the resulting steam exits through the outlet pipe (7).
Величина тока, нагревающего общую трубчатую обмотку (5), ее длина и теплоаккумулирующая способность при исполнении устройства в соответствии с настоящим изобретением не являются конфликтующими параметрами, благодаря чему в процессе проектирования обеспечивается возможность создания компактных и надежных в работе парогенераторов. Неразрывность общей трубчатой вторичной обмотки (5) и равномерность ее нагрева электрическим током по всей длине обеспечивает в полной мере осуществление принципа действия прямоточного парогенератора. The magnitude of the current heating the common tubular winding (5), its length and heat storage capacity when the device in accordance with the present invention are not conflicting parameters, due to which during the design process it is possible to create compact and reliable steam generators in operation. The continuity of the common tubular secondary winding (5) and the uniformity of its heating by electric current along the entire length ensures the full implementation of the principle of operation of the direct-flow steam generator.
Для дополнительного доказательства осуществления изобретения и достижения поставленной цели был взят трехфазный плоский сердечник и на нем осуществлен парогенератор мощностью 30 КВт. В соответствии с расчетом на каждой стойке сердечника образовалось по 3 витка вторичной трубчатой обмотки, выполненной из медной трубы диаметром 19 мм. Общая длина паровой трубы составила 6,3 м, а тепловая мощность соответственно 4762 Вт/м. При испытании этого парогенератора, спроектированного и изготовленного в соответствии с настоящим изобретением установлено, что устройство имеет высокий кпд и коэффициент мощности 98%. Производительность такого парогенератора составила 100 кг пара/час. В режиме непрерывной работы температура первичной обмотки возросла на 96°С по сравнению с исходной температурой в начале испытания. Затем путем соответствующего перерасчета на этом же сердечнике был осуществлен парогенератор мощностью 40 КВт, при этом он имел по 4 витка вторичной трубчатой обмотки на каждом стержне трехфазного сердечника, а общую длину медной трубы 10,32 м. Тепловая мощность трубы снизилась до 3876 Вт/м, производительность по пару получалась в пределах 120 – 130 кг пара/час. В режиме непрерывной работы температура первичной обмотки трансформатора достигла установившегося значения, на 108°С превышающего начальную температуру, при этом оставаясь в пределах допустимого значения для изоляции первичной обмотки. For additional evidence of the invention and the achievement of the goal, a three-phase flat core was taken and a 30 kW steam generator was implemented on it. In accordance with the calculation, 3 turns of a secondary tubular winding made of a copper pipe with a diameter of 19 mm were formed on each rack of the core. The total length of the steam pipe was 6.3 m, and the thermal power was 4762 W / m, respectively. When testing this steam generator designed and manufactured in accordance with the present invention, it was found that the device has high efficiency and a power factor of 98%. The productivity of such a steam generator was 100 kg of steam / hour. In continuous operation, the temperature of the primary winding increased by 96 ° C compared with the initial temperature at the beginning of the test. Then, by appropriate recalculation, a 40 kW steam generator was implemented on the same core, while it had 4 turns of a secondary tubular winding on each core of a three-phase core, and the total length of the copper pipe was 10.32 m. The heat output of the pipe decreased to 3876 W / m , steam production was obtained in the range of 120 - 130 kg of steam / hour. In continuous operation, the temperature of the primary winding of the transformer has reached a steady-state value, 108 ° C higher than the initial temperature, while remaining within the acceptable value for isolation of the primary winding.
Таким образом, было установлено, что недостатки прототипа преодолены и устройство может использоваться как прямоточный парогенератор в определенном диапазоне мощностей без потери надежности работы.Thus, it was found that the disadvantages of the prototype were overcome and the device can be used as a once-through steam generator in a certain range of capacities without loss of reliability.
Claims (3)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017129929A RU2658658C1 (en) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | Electric steam generator |
| EP17922300.3A EP3675598A4 (en) | 2017-08-24 | 2017-09-29 | Electric steam generator |
| PCT/RU2017/000721 WO2019039960A1 (en) | 2017-08-24 | 2017-09-29 | Electric steam generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017129929A RU2658658C1 (en) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | Electric steam generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2658658C1 true RU2658658C1 (en) | 2018-06-22 |
Family
ID=62713600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017129929A RU2658658C1 (en) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | Electric steam generator |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3675598A4 (en) |
| RU (1) | RU2658658C1 (en) |
| WO (1) | WO2019039960A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2691726C1 (en) * | 2018-09-07 | 2019-06-18 | Общество с ограниченной ответственностью "В-Плазма" | Ramjet electric steam generator |
| RU2736270C1 (en) * | 2020-07-06 | 2020-11-13 | Владимир Михайлович Шипилов | Electric vapor superheater |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3104669B1 (en) * | 2019-12-13 | 2021-11-26 | Saipem Sa | Underwater installation for heating a two-phase liquid / gas effluent circulating inside an underwater envelope |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1999446A (en) * | 1933-10-06 | 1935-04-30 | James K Delano | Transformer coupled induction heater |
| US4602140A (en) * | 1984-11-01 | 1986-07-22 | Mangels Industrial S.A. | Induction fluid heater |
| RU2263418C2 (en) * | 2001-07-18 | 2005-10-27 | Карманов Евгений Дмитриевич | Inductive heater for fluid substances |
| RU2013125924A (en) * | 2013-06-05 | 2014-12-10 | Владимир Михайлович Шипилов | ELECTRIC STEAM GENERATOR |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2138137C1 (en) * | 1998-02-11 | 1999-09-20 | Карманов Евгений Дмитриевич | Induction heater of fluid media |
| RU2226046C2 (en) * | 2001-04-12 | 2004-03-20 | Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет | Transformer-type electric water heater |
-
2017
- 2017-08-24 RU RU2017129929A patent/RU2658658C1/en active
- 2017-09-29 EP EP17922300.3A patent/EP3675598A4/en not_active Withdrawn
- 2017-09-29 WO PCT/RU2017/000721 patent/WO2019039960A1/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1999446A (en) * | 1933-10-06 | 1935-04-30 | James K Delano | Transformer coupled induction heater |
| US4602140A (en) * | 1984-11-01 | 1986-07-22 | Mangels Industrial S.A. | Induction fluid heater |
| RU2263418C2 (en) * | 2001-07-18 | 2005-10-27 | Карманов Евгений Дмитриевич | Inductive heater for fluid substances |
| RU2013125924A (en) * | 2013-06-05 | 2014-12-10 | Владимир Михайлович Шипилов | ELECTRIC STEAM GENERATOR |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2691726C1 (en) * | 2018-09-07 | 2019-06-18 | Общество с ограниченной ответственностью "В-Плазма" | Ramjet electric steam generator |
| RU2736270C1 (en) * | 2020-07-06 | 2020-11-13 | Владимир Михайлович Шипилов | Electric vapor superheater |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3675598A1 (en) | 2020-07-01 |
| WO2019039960A1 (en) | 2019-02-28 |
| EP3675598A4 (en) | 2021-05-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3240384B2 (en) | Fluid heating device | |
| RU2658658C1 (en) | Electric steam generator | |
| JP5654791B2 (en) | Superheated steam generator | |
| US3414698A (en) | High voltage transformer type heater for heating fluids | |
| US1999446A (en) | Transformer coupled induction heater | |
| CN210921360U (en) | Superheated steam generator | |
| JP2012163229A (en) | Superheated water vapor generator | |
| JP6760637B2 (en) | Fluid heating device | |
| JP2004205146A (en) | Steam generator | |
| RU2667833C1 (en) | Electric steam generator | |
| JP2009041885A (en) | Fluid heating device | |
| US4158123A (en) | Series reactor | |
| RU2400944C1 (en) | Vortex induction heater and heating device for premises | |
| RU2417563C2 (en) | Plant of induction liquid heating | |
| RU2642818C1 (en) | Electric steam generator | |
| JP7256539B2 (en) | Superheated steam generator | |
| RU2650996C1 (en) | Electric steam generator | |
| RU2736270C1 (en) | Electric vapor superheater | |
| RU2752986C1 (en) | Electric steam generator | |
| RU2667225C1 (en) | Device for heating water and generating steam | |
| JP6760636B2 (en) | Fluid heating device | |
| RU2074529C1 (en) | Induction electric heater for liquid | |
| RU206564U1 (en) | INDUCTION FLUID HEATER | |
| RU2782956C1 (en) | Fluid induction heater | |
| JP7407438B2 (en) | fluid heating device |
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 |
|
| QC41 | Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20181229 Effective date: 20201209 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20201210 |