RU2752986C1 - Electric steam generator - Google Patents
Electric steam generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2752986C1 RU2752986C1 RU2020124131A RU2020124131A RU2752986C1 RU 2752986 C1 RU2752986 C1 RU 2752986C1 RU 2020124131 A RU2020124131 A RU 2020124131A RU 2020124131 A RU2020124131 A RU 2020124131A RU 2752986 C1 RU2752986 C1 RU 2752986C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transformers
- winding
- steam generator
- magnetic
- racks
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электричества, а именно к способам и устройствам преобразования электрической энергии в тепловую энергию и может быть использовано для индукционного нагрева жидкостей [F22B 1/28, H05B 6/10].The invention relates to the field of electricity, namely to methods and devices for converting electrical energy into thermal energy and can be used for induction heating of liquids [F22B 1/28,
Из уровня техники известен ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧИХ СРЕД [RU 2667515 C1, опубл.: 21.09.2018], содержащий трансформатор с шихтованным сердечником из ферромагнитного материала с первичной обмоткой, подключаемой к сети переменного тока; вторичную электропроводящую обмотку, являющуюся теплообменником для нагреваемой текучей среды, с патрубками для входа и выхода текучей среды, отличающийся тем, что используют О-образный тороидальный сердечник, состоящий из плоских замкнутых колец, с первичной обмоткой бифилярного типа с присоединенным к ней параллельно резонансным конденсатором, подключаемые к сети переменного тока; вторичную обмотку, состоящую из одного или нескольких витков толстостенной медной трубы.From the prior art known INDUCTION HEATER FLUID MEDIUM [RU 2667515 C1, publ .: 09/21/2018], containing a transformer with a laminated core made of ferromagnetic material with a primary winding connected to an alternating current network; a secondary electrically conductive winding, which is a heat exchanger for a heated fluid, with nozzles for inlet and outlet of a fluid medium, characterized in that an O-shaped toroidal core is used, consisting of flat closed rings, with a bifilar-type primary winding with a resonant capacitor connected in parallel to it, connected to the AC mains; a secondary winding consisting of one or more turns of thick-walled copper pipe.
Недостатком аналога является низкая производительность пара, обусловленная незначительной величиной электрической мощности, передаваемой на нагрев воды.The disadvantage of the analogue is the low productivity of steam, due to the insignificant amount of electrical power transmitted to the heating of water.
Также известен ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПАРОГЕНЕРАТОР [RU 2650996 C1, опубл.: 18.04.2018], включающий электрические трансформаторы, имеющие наборные металлические сердечники, предназначенные для создания замкнутого магнитного поля в них, первичные обмотки, расположенные на сердечниках и электрически изолированные 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, причем 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.Also known is an ELECTRIC STEAM GENERATOR [RU 2650996 C1, publ .: 04/18/2018], which includes electrical transformers with stacked 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 a winding located in a magnetic field in isolation and covering all the racks of the stacked metal cores of transformers, inter-tube, connecting the nearest points, and above-tube, connecting remote points, bridges of the surfaces of the common secondary pipe winding in a plane perpendicular to its axis, as well as means for forced supply of liquid through the inner cavity of the common secondary tubular winding, and the secondary tubular winding is divided into sections covering each rack of the stacked metal cores of transformers with electrical inter-tube and above-tube jumpers and representing independent short-circuited electric Electromagnetic circuits, and the transformers are polyphase.
Недостатком аналога является низкая производительность пара, обусловленная высокими потерями электрической мощности в виде реактивной.The disadvantage of the analogue is the low productivity of steam, due to high losses of electrical power in the form of reactive power.
Наиболее близким по технической сущности является ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПАРОГЕНЕРАТОР [RU 2667833 C1, опубл.: 24.09.2018], включающий электрические трансформаторы, имеющие наборные металлические сердечники, предназначенные для создания замкнутого магнитного поля в них, первичные обмотки, расположенные на сердечниках и электрически изолированные 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 наиболее 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, при этом 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.The closest in technical essence is an ELECTRIC STEAM GENERATOR [RU 2667833 C1, publ .: 09.24.2018], which includes electric transformers with stacked 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 a magnetic field in isolation and covering all racks of stacked metal cores of transformers, intertube, connecting the nearest points, and overpipe, connecting the most distant points, jumpers of the surfaces of the common secondary pipe winding in a plane perpendicular to its axis, as well as means for forced supply of liquid through the inner cavity of the common secondary tubular winding, while the secondary tubular winding is divided into sections covering each rack of stacked metal cores of transformers with electric inter-tube and above-tube jumpers and independent short-circuited electromagnetic circuits, and the transformers are made multiphase.
Основной технической проблемой прототипа является низкий коэффициент полезного действия электрического парогенератора, обусловленный потерями мощности трансформаторов за счет значительного рассеяния магнитных потоков первичного напряжения.The main technical problem of the prototype is the low efficiency of the electric steam generator caused by the power losses of the transformers due to the significant dissipation of the magnetic fluxes of the primary voltage.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.The objective of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype.
Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента полезного действия электрического парогенератора.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the electric steam generator.
Указанный технический результат достигается за счет того, что электрический парогенератор, содержащий многофазные электрические трансформаторы с магнитопроводами из наборных металлических сердечников, первичные обмотки, расположенные на стойках магнитопроводов, общую трубчатую вторичную обмотку, расположенную в магнитном поле изолированно и охватывающую все стойки магнитопроводов трансформаторов, средства для подачи жидкости через внутреннюю полость общей вторичной трубчатой обмотки, отличающийся тем, что дополнительно содержит многофазный электрический трансформатор с магнитопроводом на стойки которого смонтированы третичные обмотки с возможностью преобразования реактивной мощности, выделяемой трансформаторами с первичными обмотками, а общая трубчатая вторичная обмотка охватывает в том числе и стойки магнитопровода дополнительного трансформатора, к выводам третичной обмотки подключен, как минимум, один нагревательный элемент.The specified technical result is achieved due to the fact that an electric steam generator containing multiphase electric transformers with magnetic cores made of stacked metal cores, primary windings located on the racks of the magnetic cores, a common tubular secondary winding located in a magnetic field isolated and covering all racks of the magnetic cores of transformers, means for liquid supply through the inner cavity of a common secondary tubular winding, characterized in that it additionally contains a multiphase electric transformer with a magnetic circuit on the racks of which tertiary windings are mounted with the possibility of converting reactive power emitted by transformers with primary windings, and the common tubular secondary winding includes racks magnetic circuit of the additional transformer, at least one heating element is connected to the terminals of the tertiary winding.
В частности, дополнительный трансформатор смонтирован между трансформаторами с первичными обмотками.In particular, an additional transformer is mounted between transformers with primary windings.
В частности, нагревательный элемент выполнен с возможностью предварительного нагрева жидкости перед подачей ее внутреннюю полость общей вторичной трубчатой обмотки.In particular, the heating element is configured to preheat the liquid before supplying it to the inner cavity of the common secondary tubular winding.
В частности, во вторичной трубчатой обмотке смонтирован датчик температуры.In particular, a temperature sensor is mounted in the secondary tubular winding.
В частности, электрический парогенератор снабжен контроллером с возможностью управления производством пара.In particular, the electric steam generator is provided with a controller capable of controlling the production of steam.
На фигуре показан общий вид электрического парогенератора, на которой обозначено: 1 - магнитопроводы, 2 - первичные обмотки, 3 - вторичная обмотка, 4 - третичная обмотка, 5 - подводящий патрубок, 6 - отводящий патрубок.The figure shows a general view of an electric steam generator, which indicates: 1 - magnetic circuits, 2 - primary windings, 3 - secondary winding, 4 - tertiary winding, 5 - inlet pipe, 6 - outlet pipe.
Осуществление изобретения.Implementation of the invention.
Электрический парогенератор состоит из трех трехфазных трансформаторов, смонтированных один возле другого. Каждый из упомянутых трансформаторов содержит стержневые магнитопроводы 1, выполненные из наборных пластин в виде вертикальных параллельно расположенных стержней, соединенных в верхней и нижней частях ярмом. The electric steam generator consists of three three-phase transformers mounted one next to the other. Each of the said transformers contains core
На стержнях крайних магнитопроводов 1 смонтированы первичные обмотки 2 трансформаторов, выполненные на изолированных фазных катушках. Primary windings of 2 transformers, made on isolated phase coils, are mounted on the rods of the extreme
На стержнях центрального магнитопровода 1 на изолированных катушках смонтирована третичная обмотка. A tertiary winding is mounted on the rods of the central
Вокруг катушек первичных 2 и третичной 4 обмоток трансформаторов смонтирована общая для трансформаторов вторичная обмотка трансформатора 3 выполненная из сплошной медной трубы, имеющей подводящий 5 и отводящий 6 патрубки. Указанная вторичная обмотка 5 трансформатора изолирована в магнитном поле и свернута так, что охватывает сначала наружную часть первых катушек всех трех трансформаторов, затем проходит между первыми и вторыми катушками всех трех трансформаторов, затем между вторыми и третьими катушками всех трех трансформаторов и охватывает наружную часть третьих катушек всех трех трансформаторов. Далее вторичная обмотка 3 намотана в обратной последовательности к началу первого витка. Таким образом выполняют, как минимум, два спиральных витка вторичной обмотки 3. Around the coils of the primary 2 and tertiary 4 windings of the transformers, the secondary winding of the
Витки вторичной обмотки 2 соединены между собой неразъемным сварочным соединением, образуя единый электрический контур с возможностью обеспечения короткозамкнутого контакта витков вторичной обмотки 3 между собой и образования в трубе вторичной обмотке 3 независимого контура камеры парообразования с возможностью увеличения количества получаемой тепловой энергии. The turns of the
Вторичная обмотка 3 выполнена из материала с высокой электропроводностью, например, меди или ее сплава и закрыта вокруг теплоизолирующим покрытием.The
На входе и на выходе у подводящего 5 и отводящего 6 патрубков вторичной обмотки 3 смонтированы датчики температуры (на фигурах не показан). Датчики температуры подключены к контроллеру (на фигурах не показан).Temperature sensors are mounted at the inlet and outlet at the
Первичные обмотки 2 каждого из трехфазных трансформаторов соединены между собой по схеме «звезда» или «треугольник». Трехфазные трансформаторы с первичными обмотками 2 соединены между собой параллельно и подключены к источнику напряжения через контроллер. The
К выводам третичной обмотки 4 подключен, как минимум, один электрический нагревательный элемент (на фигурах не показан).At least one electric heating element (not shown in the figures) is connected to the terminals of the
Электрический парогенератор работает следующим образом. An electric steam generator works as follows.
Перед началом использования заполняют внутреннюю полость вторичной обмотки 3 через подводящий патрубок 5 жидкостью, например, водой. Before starting to use, fill the inner cavity of the secondary winding 3 through the
На контроллере подбирают входные электрические параметры (ток, напряжение и промышленную частота тока) первичных обмоток 2 трансформаторов, влияющие на нагрев трубы вторичной обмотки 3 и тем самым обеспечивают во внутренней полости вторичной обмотки 3 термодинамические условия, соответствующие фазам перехода воды в парообразное состояние.The controller selects the input electrical parameters (current, voltage and industrial frequency of the current) of the
Подают на первичные обмотки 2 трехфазных трансформаторов напряжение питания с подобранными током промышленной частотой. В результате прохождения в первичных обмотках 2 переменного тока в наборных металлических пластинах магнитопроводов 1 возникает переменный магнитный поток и индуцируется магнитное поле одинакового направления. The primary windings of 2 three-phase transformers are supplied with a supply voltage with a selected current at an industrial frequency. As a result of the passage of alternating current in the
Под воздействием индуцированного магнитного поля общая вторичная обмотка 3, образующая короткозамкнутые электромагнитный контур, охватывает магнитный поток в пластинах магнитопроводов 1 и создает безопасное короткое замыкание, способное проводить переменный ток от 3900 А и выше. При создании короткого замыкания труба вторичной обмотки 3 нагревается и передает тепловую энергию на нагрев жидкости, находящейся в трубе вторичной обмотке 3 и превращения ее в пар. Полученный пар выводят через отводящий патрубок 6.Under the influence of the induced magnetic field, the common
Электрический ток указанной величины 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 обмотки 3 с выработкой пара. Вместе с тем, первичные обмотки 2 трехфазных трансформаторов при прочих одинаковых показателях равномерно нагружают электрическую сеть и имеют провода меньшего сечения по сравнению с однофазными. Кроме этого, трехфазные трансформаторы имеют первичные обмотки 2 меньших размеров по сравнению с первичными обмотками однофазных трансформаторов такой же мощности. An electric current of the indicated magnitude is necessary for the efficient operation of the steam generator and for the production of the industrially required amount of steam by it. Under the influence of an electric current of this magnitude, independent short-circuited electromagnetic circuits of the common
Магнитные потоки, возникающие в наборных металлических пластинах магнитопроводов 1 в результате прохождения в первичных обмотках 2 переменного тока и магнитные потоки, возникающие в контурах вторичной обмотки 3 индуцируют в магнитопроводе 1 третичной обмотки 4 трансформатора ЭДС. Под действием наводящей ЭДС на выходе третичной обмотки 4 возникает напряжение, которое используют для питания, как минимум, одного нагревателя (на фигурах не показан), подключенного к третичной обмотке 4, тепловую энергию которого используют для нагрева жидкости перед ее подачей в подводящий патрубок 5, тем самым уменьшают время преобразования жидкости в пар во вторичной обмотке 3 трансформатора или потребляемую мощность трехфазных трансформаторов первичными обмотками 2.The magnetic fluxes arising in the type-setting metal plates of the
Технический результат - повышение коэффициента полезного действия электрического парогенератора достигается за счет монтажа между магнитопроводами 1 многофазных трансформаторов с первичными обмотками 2 на их стержнях дополнительного многофазного трансформатора с магнитопроводом 1 на стойки которого смонтированы третичные обмотки 4 выполненные с возможностью поглощения рассеиваемых магнитных потоков от первичных обмоток 2 и вторичной обмотки 3, охватывающей в том числе и стойки магнитопровода 1 упомянутого дополнительного трансформатора и использования наведенной в третичной обмотке 4 упомянутыми магнитными потоками ЭДС для предварительного подогрева жидкости перед подачей ее в трубчатую вторичную обмотку 3. The technical result is an increase in the efficiency of an electric steam generator is achieved due to the installation between the
Технический результат подтвержден испытаниями изготовленного автором изобретения в 2019 году образца описанного электрического парогенератора, которые показали, что использование трехфазного трансформатора со смонтированной на его магнитопроводе 1 третичной обмоткой 4 для наведения в ней рассеянными магнитными потоками от первичных 2 и вторичной 3 обмоток 3 ЭДС и преобразования наведенной ЭДС в тепловую энергию нагревателями, подключенными к третичной обмотке 4 и затрачиваемую на дополнительный нагрев жидкости перед подачей ее в трубчатую вторичную обмотку 3 обеспечила повышение количества вырабатываемого пара при неизменной величине потребляемой, электрическим парогенератором, мощности на 50% и соответственно повышение коэффициента полезного действия.The technical result is confirmed by tests of the sample of the described electric steam generator made by the author of the invention in 2019, which showed that the use of a three-phase transformer with a
Для проверки технического результата был разработан и испытан электрический парогенератор, состоящий из трех трехфазных трансформаторов с общей вторичной обмоткой 3 из медной трубы диаметром 22 мм, охватывающей все стойки трех трансформаторов. Сечение магнитопровода 1 центрального трансформатора с третичной обмоткой 4 составляли 2/3 от сечения магнитопроводов 1 трансформаторов с первичными обмотками 2. В качестве сравнения ему был противопоставлен электрический парогенератор с двумя трехфазными трансформаторами и общей вторичной обмоткой 3 из медной трубы диаметром 22 мм, охватывающей стойки обоих трансформаторов. To check the technical result, an electric steam generator was developed and tested, consisting of three three-phase transformers with a common
Потребляемая мощность обоих электрических парогенераторов одинакова и составляла по 100 кВт. Давление воды на входном патрубке 5 у обоих электрических парогенераторов составляло 15 бар, а температура подаваемой воды 20°С. Результаты испытаний показали, что второй электрический парогенератор произвел в среднем 250 кг пара за час, а второй от 350 до 400 кг пара, с коэффициентом сухости пара 40% на обоих парогенераторах. The power consumption of both electric steam generators is the same and amounted to 100 kW each. The water pressure at the
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020124131A RU2752986C1 (en) | 2020-07-21 | 2020-07-21 | Electric steam generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020124131A RU2752986C1 (en) | 2020-07-21 | 2020-07-21 | Electric steam generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2752986C1 true RU2752986C1 (en) | 2021-08-11 |
Family
ID=77348989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020124131A RU2752986C1 (en) | 2020-07-21 | 2020-07-21 | Electric steam generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2752986C1 (en) |
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 |
FR3001282B1 (en) * | 2013-01-22 | 2015-01-30 | Cheikh Niang | DEVICE FOR GENERATING ELECTRICAL ENERGY AND AUTONOMOUS THERMODYNAMIC HEAT |
RU2667833C1 (en) * | 2017-06-21 | 2018-09-24 | Георгий Севастиевич Асланов | Electric steam generator |
RU2691726C1 (en) * | 2018-09-07 | 2019-06-18 | Общество с ограниченной ответственностью "В-Плазма" | Ramjet electric steam generator |
CN107255362B (en) * | 2012-02-09 | 2019-12-17 | 特电株式会社 | Fluid heating device |
-
2020
- 2020-07-21 RU RU2020124131A patent/RU2752986C1/en active
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 |
CN107255362B (en) * | 2012-02-09 | 2019-12-17 | 特电株式会社 | Fluid heating device |
FR3001282B1 (en) * | 2013-01-22 | 2015-01-30 | Cheikh Niang | DEVICE FOR GENERATING ELECTRICAL ENERGY AND AUTONOMOUS THERMODYNAMIC HEAT |
RU2667833C1 (en) * | 2017-06-21 | 2018-09-24 | Георгий Севастиевич Асланов | Electric steam generator |
RU2691726C1 (en) * | 2018-09-07 | 2019-06-18 | Общество с ограниченной ответственностью "В-Плазма" | Ramjet electric steam generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3240384B2 (en) | Fluid heating device | |
CN202442322U (en) | Superheated water vapor generating device | |
JP5630829B2 (en) | Superheated steam generator | |
JP5748202B2 (en) | Superheated steam generator | |
JP5654791B2 (en) | Superheated steam generator | |
US3414698A (en) | High voltage transformer type heater for heating fluids | |
JPH06208887A (en) | Induction heated steam generator | |
CN110770505B (en) | Electric steam generator | |
JP2004205146A (en) | Steam generator | |
RU2658658C1 (en) | Electric steam generator | |
RU2752986C1 (en) | Electric steam generator | |
RU2400944C1 (en) | Vortex induction heater and heating device for premises | |
JPH09178103A (en) | Induction type super heated steam generator | |
RU2736270C1 (en) | Electric vapor superheater | |
RU2417563C2 (en) | Plant of induction liquid heating | |
US9567874B2 (en) | Electric induction fluid heaters for fluids utilized in turbine-driven electric generator systems | |
RU2650996C1 (en) | Electric steam generator | |
JP7256539B2 (en) | Superheated steam generator | |
RU2642818C1 (en) | Electric steam generator | |
RU138284U1 (en) | INDUCTION LIQUID HEATER | |
RU2667225C1 (en) | Device for heating water and generating steam | |
RU200076U1 (en) | ELECTRIC STEAM HEATER | |
RU2074529C1 (en) | Induction electric heater for liquid | |
RU2782956C1 (en) | Fluid induction heater | |
RU2797032C1 (en) | Fluid induction heater |