RU2804784C1 - Heat exchanger for electric water boiler with thermal energy generation by flat thermistor heating elements and method of its manufacture - Google Patents

Heat exchanger for electric water boiler with thermal energy generation by flat thermistor heating elements and method of its manufacture Download PDF

Info

Publication number
RU2804784C1
RU2804784C1 RU2022134647A RU2022134647A RU2804784C1 RU 2804784 C1 RU2804784 C1 RU 2804784C1 RU 2022134647 A RU2022134647 A RU 2022134647A RU 2022134647 A RU2022134647 A RU 2022134647A RU 2804784 C1 RU2804784 C1 RU 2804784C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heating
elements
thermistor
triangular
heat exchanger
Prior art date
Application number
RU2022134647A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Леонидович Торопов
Original Assignee
Алексей Леонидович Торопов
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Леонидович Торопов filed Critical Алексей Леонидович Торопов
Application granted granted Critical
Publication of RU2804784C1 publication Critical patent/RU2804784C1/en

Links

Abstract

FIELD: electric heating equipment.
SUBSTANCE: invention relates to electric heating devices based on heating resistors and can be used as a thermal energy generator for water heating systems of individual, industrial and commercial facilities. The heat exchanger of an electric water boiler consists of coolant inlet and outlet pipes, inlet and outlet collectors, intermediate tubular elements made of heat-conducting material with flat thermistor-type heating elements attached to the surface. Intermediate tubular elements are made with a section in the form of a triangle, to each of the three sides of which a flat thermistor heating element is attached along its entire length, which provides heating of the walls of the tubular element and indirect heating of the coolant moving through the pipe to a predetermined temperature not higher than 85 degrees Celsius. With the help of the channels of the inlet and outlet collectors, the heat carrier flows are distributed over the triangular tubular elements. The connected triangular tubular elements are in contact with each other over the entire side area through the heating thermistor elements, forming a spatial structure of the "honeycomb" type.
EFFECT: effective performance.
2 cl, 3 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Предполагаемое изобретение относится к электронагревательным устройствам, основанным на нагревательных резисторах, и может быть использовано в качестве генератора тепловой энергии для водяных систем теплоснабжения индивидуальных, промышленных и коммерческих объектов.The proposed invention relates to electric heating devices based on heating resistors, and can be used as a thermal energy generator for water heating systems of individual, industrial and commercial facilities.

Уровень техники State of the art

Известен проволочный электрический нагреватель в виде ТЭНа, содержащий проволочный нагревательный резистор, изолирующую засыпку, трубчатый корпус. Нагревательный элемент помещен в сосуд, по которому протекает вода. При контакте воды с трубчатым корпусом нагревательного элемента происходит ее нагрев (см. патент RU №965, МПК F24H 09/20, опубликован 16.10.1995).A wire electric heater in the form of a heating element is known, containing a wire heating resistor, an insulating backfill, and a tubular body. The heating element is placed in a vessel through which water flows. When water comes into contact with the tubular body of the heating element, it heats up (see patent RU No. 965, IPC F24H 09/20, published 10/16/1995).

Основные недостатки рассматриваемого проточного электрического водонагревателя: большие габариты блока ТЭНов, недостаточно надежная работа ТЭНов, перегорающих при появлении на их стенках накипи, невозможность плавной регулировки мощности, помехи в сети при коммутации большой мощности при включении и выключении ТЭНов. В связи с высокой температурой поверхности нагревательных элементов данного типа, равной 300-350 градусов Цельсия, в зоне контакта с водой возникает поверхностное кипение, вызывающие разложение воды на газы с последующим их удалением из отопительного контура. Для компенсации объема теплоносителя в контуре отопления требуется организация подпитки необходимого объема воды (см. Учебное пособие «Автономные системы теплоснабжения малой мощности. Настенные газовые котлы и тепловые аккумуляторы», Торопов А.Л., Москва, Издательство МИСИ-МГСУ, 2022 г.). При использовании антифризов в качестве теплоносителей в системах теплоснабжения в зоне контакта теплоносителя с поверхностью нагревательного элемента также происходит закипание антифризов с последующим разложением их на кислоты и твердые осадки, разрушающие систему теплоснабжения (см. Торопов А.Л., «Особенности применения антифризов в автономных системах теплоснабжения с настенными газовыми котлами», журнал СОК №1, 2022. С. 48-50).The main disadvantages of the instantaneous electric water heater under consideration are: large dimensions of the heating element unit, insufficiently reliable operation of the heating elements, which burn out when scale appears on their walls, the impossibility of smooth power adjustment, interference in the network when switching high power when turning the heating elements on and off. Due to the high surface temperature of heating elements of this type, equal to 300-350 degrees Celsius, surface boiling occurs in the area of contact with water, causing the decomposition of water into gases with their subsequent removal from the heating circuit. To compensate for the volume of coolant in the heating circuit, it is necessary to organize replenishment of the required volume of water (see Textbook “Autonomous low-power heat supply systems. Wall-mounted gas boilers and heat accumulators”, A.L. Toropov, Moscow, MISI-MGSU Publishing House, 2022) . When using antifreeze as coolants in heat supply systems, in the area of contact of the coolant with the surface of the heating element, boiling of antifreeze also occurs, followed by their decomposition into acids and solid sediments that destroy the heat supply system (see Toropov A.L., “Features of the use of antifreeze in autonomous systems heat supply with wall-mounted gas boilers,” SOK magazine No. 1, 2022, pp. 48-50).

Нагрев теплоносителя в генераторах тепловой энергии систем отопления не должен превышать их температуру кипения. При кипении на поверхности нагревательного элемента возникает отложение солей жесткости, находящихся в воде, что приводит к значительному снижению эффективности нагрева воды и любого другого теплоносителя.Heating of the coolant in thermal energy generators of heating systems should not exceed their boiling point. When boiling, a deposition of hardness salts present in the water occurs on the surface of the heating element, which leads to a significant decrease in the efficiency of heating water and any other coolant.

Изолирующая засыпка между нагревательным резистором и корпусом нагревательного элемента имеет большое тепловое сопротивление. Это приводит к снижению энергетической эффективности и перерасходу энергии в процессе работы систем теплоснабжения.The insulating fill between the heating resistor and the heating element body has a high thermal resistance. This leads to a decrease in energy efficiency and excessive energy consumption during the operation of heat supply systems.

Надежность работы данных устройств низкая в связи с возможностью замыкания нагревательного резистора и корпуса нагревательного элемента и ограниченным сроком его службы.The operational reliability of these devices is low due to the possibility of short-circuiting the heating resistor and the heating element housing and its limited service life.

Известен позисторный (термисторный) нагреватель карбюратора, содержащий тепловод в виде пластинки, на конце которого с хорошим тепловым и электрическим контактом закреплен позистор (см. патентна изобретение RU 2020254, МПК F02M 31/12 от 27.07.1992).A posistor (thermistor) carburetor heater is known, containing a heat conductor in the form of a plate, at the end of which a posistor is attached with good thermal and electrical contact (see patent invention RU 2020254, IPC F02M 31/12 dated 07.27.1992).

Позистор - это резистор в виде тела простой формы из полупроводниковой керамики с электродами, имеющий ненормально большой положительный ТКС (температурный коэффициент сопротивления) в очень узкой температурной области (области обратимого фазового превращения в вещества позистора), где сопротивление растет на 3…4 порядка, поэтому при включении течет большой ток, быстро нагревая позистор, но его сопротивление даже несколько уменьшается, но при температуре фазового превращения сопротивление резко возрастает, ток резко падает до значения, которое обеспечивает лишь возмещение рассеиваемого тепла, поэтому позистор не может перегреться, т.е. позистор способен самоподдерживать температуру, как будто его питает автоматическая система поддержания температуры. Поэтому позисторный нагреватель не имеет недостатков ТЭНа или они существенно уменьшены. Недостатком аналога является недостаточно быстрое нагревание. Тепло рассеивается с наружной грани позистора и с поверхности тепловода. Происходит перерасход электроэнергии из-за потерь тепла, рассеиваемого вне конструкции.A posistor is a resistor in the form of a simple body made of semiconductor ceramics with electrodes, which has an abnormally large positive TCR (temperature coefficient of resistance) in a very narrow temperature region (the region of reversible phase transformation into posistor substances), where the resistance increases by 3...4 orders of magnitude, therefore when turned on, a large current flows, quickly heating the posistor, but its resistance even decreases somewhat, but at the temperature of the phase transformation, the resistance increases sharply, the current drops sharply to a value that only provides compensation for the dissipated heat, so the posistor cannot overheat, i.e. The posistor is capable of self-maintaining temperature, as if it were powered by an automatic temperature maintenance system. Therefore, a posistor heater does not have the disadvantages of a heating element or they are significantly reduced. The disadvantage of the analogue is that it does not heat up quickly enough. Heat is dissipated from the outer edge of the posistor and from the surface of the heat pipe. There is an overconsumption of electricity due to heat losses dissipated outside the structure.

В качестве прототипа выбран Позисторный нагреватель частей трубопроводной системы и емкостей для жидкостей и газов (см. патент на изобретение RU 2154232, МПК F17D 1/18, F02M 31/12 от 01.04.1999). Позисторный нагреватель частей трубопроводной системы и емкостей для жидкостей и газов, содержащий, по меньшей мере, один позистор и средство для его соединения с цепью питания, включающее надпозисторную контактную пластинку, снабжен корпусом с крышкой, выполненным с возможностью нагрева его теплоотдающей поверхности позистором и установки его на часть системы, подлежащую нагреванию, позистор и средства для его соединения с цепью питания размещены в корпусе, средство снабжено электрическим, предпочтительно также тепловым, изолятором надпозисторной контактной пластинки и прижимной пружиной, расположенной предпочтительно между крышкой корпуса и изолятором, дополнительно снабжен подпозисторным средством для соединения с цепью питания, в которое введена подпозисторная контактная пластинка с выводом. Недостатком прототипа является то, что при значительной тепловой мощности, требуемой для систем теплоснабжения зданий и коммерческих объектив, необходимо последовательное соединение нагревательных элементов на трубопроводах, которое, при относительно небольшой мощности отдельного позистора, приобретает очень большие размеры, влияющие на конечную стоимость теплового генератора. Также велико рассеивание тепловой энергии вне тела трубопроводов, что влияет на показатели энергетической эффективности генерации тепла.A posistor heater for parts of a pipeline system and containers for liquids and gases was selected as a prototype (see invention patent RU 2154232, IPC F17D 1/18, F02M 31/12 dated 04/01/1999). A posistor heater of parts of a pipeline system and containers for liquids and gases, containing at least one posistor and a means for connecting it to the power circuit, including an over-resistor contact plate, is equipped with a housing with a lid, configured to heat its heat-transferring surface with the posistor and install it on the part of the system to be heated, the posistor and means for connecting it to the power circuit are placed in the housing, the means is equipped with an electrical, preferably also thermal, insulator of the above-resistor contact plate and a pressure spring located preferably between the housing cover and the insulator, additionally equipped with under-resistor means for connection with a power circuit into which a subpositor contact plate with a terminal is inserted. The disadvantage of the prototype is that with the significant thermal power required for heating systems of buildings and commercial objects, a series connection of heating elements on pipelines is necessary, which, with the relatively small power of an individual posistor, acquires very large dimensions, affecting the final cost of the heat generator. The dissipation of thermal energy outside the pipeline body is also high, which affects the energy efficiency of heat generation.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Преимущества позисторного (термисторного) нагревателя в системах теплоснабжения зданий по сравнению с тепловыми нагревательными элементами традиционного типа заключается:The advantages of a posistor (thermistor) heater in building heating systems compared to traditional thermal heating elements are:

- в пожарной безопасности, поскольку исключен перегрев элементов системы выше температуры нагрева термистора, составляющего для систем теплоснабжения не более 100 градусов Цельсия;- in fire safety, since overheating of system elements above the heating temperature of the thermistor, which for heat supply systems is no more than 100 degrees Celsius, is excluded;

- в возможности конструктивного исключения процесса образования накипи и разложения незамерзающих теплоносителей, связанных с возникновением процесса кипения теплоносителя;- the possibility of constructively eliminating the process of scale formation and decomposition of non-freezing coolants associated with the occurrence of the boiling process of the coolant;

- в отсутствии необходимости электронных устройств термостатирования;- no need for electronic temperature control devices;

- в высокой энергетической эффективности.- high energy efficiency.

Преимущество конструкции теплообменника с термисторной генерацией тепловой энергии заключается в более высокой плотности теплового потока на единицу длины трубопровода по сравнению с трубами круглого сечения за счет применения плоских термисторных элементов и многогранного сечения труб теплообменника, возможности объединения многогранных труб в компактную сотовую конструкцию с расположением плоских термисторных нагревательных элементов по образующим граням элементов сотовой конструкции.The advantage of the design of a heat exchanger with thermistor generation of thermal energy is a higher heat flux density per unit length of the pipeline compared to round pipes due to the use of flat thermistor elements and the multifaceted cross-section of the heat exchanger pipes, the possibility of combining multifaceted pipes into a compact honeycomb structure with the arrangement of flat thermistor heating elements along the forming faces of the honeycomb structure elements.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка теплообменника для водяных систем теплоснабжения с использованием электрической энергии и преобразования ее в тепловую энергию, позволяющего осуществить процесс нагрева теплоносителя с принципиальным отсутствием возможности нагрева выше температуры кипения теплоносителя, с высокой плотностью поверхности нагрева по отношению к сечению каналов движения теплоносителя в теплообменнике при плоском исполнении нагревательных элементов.The technical objective of the present invention is to develop a heat exchanger for water heating systems using electrical energy and converting it into thermal energy, allowing for the process of heating the coolant with the fundamental absence of the possibility of heating above the boiling point of the coolant, with a high density of the heating surface in relation to the cross-section of the coolant flow channels in heat exchanger with flat design of heating elements.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На фигуре 1 представлена схема базового трубчатого нагревательного элемента теплообменника. Конструкция базового трубчатого элемента состоит из треугольной трубы 1, выполненной из материала с высокой теплопроводностью с сечением в виде треугольника. На всех сторонах, образующих грани треугольной трубы 1, расположены и прижаты к поверхности трубы плоские термисторные нагревательные элементы 2. На фигуре 2 представлена схема соединения базовых трубчатых нагревательных элементов в произвольный блок. Соединение происходит по плоскостям базовых элементов.Figure 1 shows a diagram of the basic tubular heating element of the heat exchanger. The design of the basic tubular element consists of a triangular pipe 1 made of a material with high thermal conductivity with a cross-section in the form of a triangle. On all sides forming the edges of the triangular pipe 1, flat thermistor heating elements 2 are located and pressed to the surface of the pipe. Figure 2 shows a diagram of connecting basic tubular heating elements into an arbitrary block. The connection occurs along the planes of the base elements.

На фигуре 3 представлена схема теплообменника для водяных систем теплоснабжения с преобразованием электрической энергии в тепловую термисторными плоскими нагревательными элементами 2. Теплоноситель поступает в теплообменник через патрубок входа 3 во внутреннюю камеру 4 входного коллектора 5. Движение теплоносителя из внутренней камеры 4 происходит через треугольные трубки 1, поверхность которых нагрета термисторными нагревательными элементами 2, теплоноситель поступает во внутреннюю камеру 6 выходного коллектора 7. Подключение к системе теплоснабжения происходит через выходной патрубок 8.Figure 3 shows a diagram of a heat exchanger for water heating systems with the conversion of electrical energy into heat by thermistor flat heating elements 2. The coolant enters the heat exchanger through the inlet pipe 3 into the inner chamber 4 of the input manifold 5. The coolant moves from the inner chamber 4 through triangular tubes 1, the surface of which is heated by thermistor heating elements 2, the coolant enters the internal chamber 6 of the output manifold 7. The connection to the heat supply system occurs through the outlet pipe 8.

Осуществление изобретения.Implementation of the invention.

Конструкция теплообменника состоит из базового (первичного) нагревательного термисторного элемента и коллекторов соединения базовых элементов. Теплоноситель системы теплоснабжения находится под избыточным давлением. Движения теплоносителя по контурам циркуляции системы теплоснабжения обеспечивается циркуляционными насосами.The heat exchanger design consists of a base (primary) heating thermistor element and manifolds connecting the base elements. The coolant of the heating system is under excess pressure. The movement of the coolant along the circulation circuits of the heat supply system is ensured by circulation pumps.

Базовый (первичный) элемент состоит из трубы с сечением треугольной формы, на всех поверхностях которой размещен плоский термисторный нагревательный элемент. Базовый элемента представлен на фигуре 1. Треугольная форма трубы позволяет достичь максимального значения соотношения длина образующей поверхности трубы к площади ее сечения. Конструкция треугольного сечения позволяет соединить между собой другие базовые нагревательные элементы по всем образующим граням, создав конструкцию сотового типа с максимальной плотностью генерации тепловой энергии при использовании термисторов пластинчатого типа. Объединение фрагмента базовых нагревательных элементов в сотовую конструкцию представлено на фигуре 2. По краям конструкции из базовых термисторных нагревательных элементов расположены коллекторы, определяющие путь движения и нагрева теплоносителя, протекающего внутри труб базовых нагревательных элементов от входного патрубка коллектора теплообменника до выходного патрубка коллектора.The basic (primary) element consists of a pipe with a triangular cross-section, on all surfaces of which a flat thermistor heating element is placed. The basic element is presented in Figure 1. The triangular shape of the pipe allows you to achieve the maximum value of the ratio of the length of the generatrix of the pipe surface to its cross-sectional area. The triangular cross-section design makes it possible to connect other basic heating elements along all forming faces, creating a honeycomb-type structure with maximum thermal energy generation density when using plate-type thermistors. The combination of a fragment of the basic heating elements into a honeycomb structure is shown in Figure 2. At the edges of the structure of the basic thermistor heating elements there are collectors that determine the path of movement and heating of the coolant flowing inside the pipes of the basic heating elements from the inlet pipe of the heat exchanger manifold to the outlet pipe of the manifold.

Конструкция теплообменника снабжена внешним теплоизоляционным корпусом (на фигурах не показан), снижающим рассеивание тепловой энергии при работе базовых термисторных нагревательных элементов, находящихся на внешней поверхности сотовой конструкции, образующей форму теплообменника.The heat exchanger design is equipped with an external heat-insulating casing (not shown in the figures), which reduces the dissipation of thermal energy during operation of the base thermistor heating elements located on the outer surface of the honeycomb structure that forms the shape of the heat exchanger.

Термисторные нагревательные элементы нагревают теплоноситель до температуры не выше 85 градусов Цельсия, при использовании в качестве теплоносителя воды. Данная температура исключает возможность закипания воды и образования накипи на внутренней поверхности трубок базовых элементов. Невозможность нагрева поверхности нагревательных термисторных элементов выше указанной температуры определяется физическими свойствами термисторов.Thermistor heating elements heat the coolant to a temperature not higher than 85 degrees Celsius, when using water as a coolant. This temperature eliminates the possibility of water boiling and scale formation on the inner surface of the base element tubes. The impossibility of heating the surface of the heating thermistor elements above the specified temperature is determined by the physical properties of the thermistors.

Способ изготовления теплообменника водяного котла с генерацией тепловой энергии плоскими термисторными нагревательными элементами состоит из последовательного выполнения операций:A method for manufacturing a water boiler heat exchanger with thermal energy generation by flat thermistor heating elements consists of sequential operations:

- формирование базовых нагревательных элементов, состоящих их линейного отрезка трубы из теплопроводного материала с сечением треугольной формы и линейных плоских термисторных элементов, прикрепленных к граням треугольной трубы;- formation of basic heating elements consisting of a linear piece of pipe made of heat-conducting material with a triangular cross-section and linear flat thermistor elements attached to the faces of the triangular pipe;

- формирования произвольной формы блока из базовых нагревательных элементов, причем соединение отдельных элементов в блок происходит по граням треугольных труб базовых нагревательных элементов, между гранями соседних треугольных элементов расположен один термисторный нагревательный элемент;- forming an arbitrary-shaped block from base heating elements, and the connection of individual elements into a block occurs along the edges of triangular pipes of the base heating elements; one thermistor heating element is located between the edges of adjacent triangular elements;

- торцы треугольных труб базовых элементов входят в грани входных и выходных коллекторов теплообменника, места контакта герметизируются.- the ends of the triangular pipes of the base elements fit into the faces of the inlet and outlet manifolds of the heat exchanger, the contact points are sealed.

Технический результат изобретения достигается использованием труб треугольной формы базовых нагревательных элементов с расположением на гранях плоских термисторных нагревательных элементов с ограничением максимальной температуры нагрева термисторных элементов, определенной их теплофизическими свойствами и не допускающих нагрев температуры поверхности треугольных труб выше температуры кипения теплоносителя. Использование элементов треугольной формы позволяет объединить элементы в произвольную сотовую конструкцию, имеющую максимальные значения плотности нагрева для плоских нагревательных элементов.The technical result of the invention is achieved by using triangular-shaped pipes of base heating elements located on the edges of flat thermistor heating elements with a limitation of the maximum heating temperature of the thermistor elements, determined by their thermophysical properties and preventing the surface temperature of the triangular pipes from heating above the boiling point of the coolant. The use of triangular-shaped elements makes it possible to combine the elements into an arbitrary honeycomb structure that has maximum heating densities for flat heating elements.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:The proposed invention compared to the prototype and other known technical solutions has the following advantages:

- в пожарной безопасности, поскольку исключен перегрев элементов системы выше температуры нагрева термистора, составляющего для систем теплоснабжения не более 100 градусов Цельсия;- in fire safety, since overheating of system elements above the heating temperature of the thermistor, which for heat supply systems is no more than 100 degrees Celsius, is excluded;

- в возможности конструктивного исключения процесса образования накипи и разложения незамерзающих теплоносителей, связанных с возникновением процесса кипения теплоносителя;- the possibility of constructively eliminating the process of scale formation and decomposition of non-freezing coolants associated with the occurrence of the boiling process of the coolant;

- в отсутствии необходимости электронных устройств термостатирования;- no need for electronic temperature control devices;

- в высокой энергетической эффективности;- high energy efficiency;

- более высокой плотности теплового потока на единицу длины трубопровода по сравнению с трубами круглого сечения;- higher heat flux density per unit length of the pipeline compared to round pipes;

- возможности объединения многогранных труб в компактную сотовую конструкцию;- the possibility of combining multifaceted pipes into a compact honeycomb structure;

- принципиальным отсутствием возможности нагрева выше температуры кипения теплоносителя.- the fundamental inability to heat above the boiling point of the coolant.

Поскольку заявленное изобретение отличается от наиболее близкого аналога рядом существенных признаков, оно соответствует условию патентоспособности «новизна». В основу заявленного изобретения положены известные законы материального мира, что позволяет утверждать о соответствии изобретения условию «промышленная применимость».Since the claimed invention differs from the closest analogue in a number of significant features, it meets the patentability condition of “novelty”. The claimed invention is based on the known laws of the material world, which allows us to assert that the invention complies with the condition of “industrial applicability”.

Поскольку из уровня техники не известен теплообменник электрического водяного котла с генерацией тепловой энергии плоскими термисторными нагревательными элементами и не известен способ его изготовления, то можно сделать вывод о соответствии заявленного устройства и способа условию патентоспособности «изобретательский уровень».Since the heat exchanger of an electric water boiler with the generation of thermal energy by flat thermistor heating elements is not known from the prior art and the method of its manufacture is not known, it can be concluded that the claimed device and method comply with the patentability condition “inventive step”.

Claims (2)

1. Теплообменник электрического водяного котла с генерацией тепловой энергии плоскими термисторными нагревательными элементами, состоящий из патрубков входа и выхода теплоносителя, входного и выходного коллекторов, промежуточных элементов трубчатой формы из теплопроводного материала с присоединенными к поверхности плоскими нагревательными элементами термисторного типа, при этом промежуточные трубчатые элементы выполнены с сечением в виде треугольника, к каждой из трех сторон которого по всей ее длине прикреплен плоский термисторный нагревательный элемент, обеспечивающий нагрев стенок трубчатого элемента и косвенный нагрев движущегося по трубе теплоносителя до заданной температуры не выше 85 градусов Цельсия, с помощью каналов входного и выходного коллекторов производится распределение потоков теплоносителя по трубчатым элементам треугольной формы, причем соединенные трубчатые элементы треугольной формы контактируют между собой по всей боковой площади через нагревательные термисторные элементы, образуя пространственную конструкцию типа «соты». 1. Heat exchanger of an electric water boiler with the generation of thermal energy by flat thermistor heating elements, consisting of coolant inlet and outlet pipes, inlet and outlet manifolds, intermediate tubular elements made of heat-conducting material with flat thermistor-type heating elements attached to the surface, with intermediate tubular elements made with a cross-section in the form of a triangle, to each of the three sides of which a flat thermistor heating element is attached along its entire length, providing heating of the walls of the tubular element and indirect heating of the coolant moving through the pipe to a given temperature not higher than 85 degrees Celsius, using the input and output channels collectors, the coolant flows are distributed among triangular-shaped tubular elements, and the connected triangular-shaped tubular elements are in contact with each other over the entire lateral area through heating thermistor elements, forming a “honeycomb”-type spatial structure. 2. Способ изготовления теплообменника электрического водяного котла с генерацией тепловой энергии плоскими термисторными нагревательными элементами, включающий следующие этапы: формируются базовые нагревательные элементы, состоящие из линейного отрезка трубы из теплопроводного материала с сечением треугольной формы и линейных плоских термисторных элементов, прикрепленных к граням треугольной трубы; формируются блоки произвольной формы из базовых нагревательных элементов, причем соединение отдельных элементов в блок происходит по граням треугольных труб базовых нагревательных элементов таким образом, что между гранями соседних треугольных элементов расположен один термисторный нагревательный элемент; торцы треугольных труб базовых элементов вставляются в грани входных и выходных коллекторов теплообменника, места контакта герметизируются.2. A method for manufacturing a heat exchanger for an electric water boiler with thermal energy generation using flat thermistor heating elements, including the following steps: basic heating elements are formed, consisting of a linear section of a pipe made of heat-conducting material with a triangular cross-section and linear flat thermistor elements attached to the faces of the triangular pipe; blocks of arbitrary shape are formed from base heating elements, and the connection of individual elements into a block occurs along the edges of the triangular pipes of the base heating elements in such a way that one thermistor heating element is located between the edges of adjacent triangular elements; the ends of the triangular pipes of the base elements are inserted into the faces of the inlet and outlet manifolds of the heat exchanger, and the contact points are sealed.
RU2022134647A 2022-12-27 Heat exchanger for electric water boiler with thermal energy generation by flat thermistor heating elements and method of its manufacture RU2804784C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2804784C1 true RU2804784C1 (en) 2023-10-05

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2426035C1 (en) * 2010-04-21 2011-08-10 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИТиН Россельхозакадемии) Solar electric water heater
RU151385U1 (en) * 2014-05-22 2015-04-10 Валерий Юрьевич Корлюков HEATER
UA106710U (en) * 2015-09-07 2016-05-10 Національний Технічний Університет "Харківський Політехнічний Інститут" Small in-line heater (sih)
CN209689168U (en) * 2018-12-11 2019-11-26 四川盛欣源电子科技有限公司 A kind of efficient PTC electrocaloric effect heap hot water apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2426035C1 (en) * 2010-04-21 2011-08-10 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИТиН Россельхозакадемии) Solar electric water heater
RU151385U1 (en) * 2014-05-22 2015-04-10 Валерий Юрьевич Корлюков HEATER
UA106710U (en) * 2015-09-07 2016-05-10 Національний Технічний Університет "Харківський Політехнічний Інститут" Small in-line heater (sih)
CN209689168U (en) * 2018-12-11 2019-11-26 四川盛欣源电子科技有限公司 A kind of efficient PTC electrocaloric effect heap hot water apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU567032B2 (en) Heat exchanger
RU2010129500A (en) ELECTRIC HEATING DEVICE INCLUDING A THERMOELECTRIC GENERATOR
WO2002090836A1 (en) Electric water heater, liquid heater, steam generator
RU2804784C1 (en) Heat exchanger for electric water boiler with thermal energy generation by flat thermistor heating elements and method of its manufacture
RU2676551C1 (en) Autonomous thermoelectric generator on pipeline
JP2010135643A (en) Thermoelectric conversion device, thermoelectric power generation system, and thermoelectric power generation method
RU2812563C1 (en) Plate heat exchanger for electric water boiler with flat thermistor heating elements
KR200411130Y1 (en) Ptc ceramic heater apparatus
GB2446159A (en) Pre-heater for central heating and hot water supply systems
EP0029010B1 (en) Electric storage heater
EP4325137A1 (en) Modular ptc electric heater
ES2652548T3 (en) Fluid heater
CN207797400U (en) A kind of heating frid of instant-heating electric water heater
KR950010472B1 (en) Heat exchanger
JP6132285B2 (en) Thermoelectric generator
WO1998020286A1 (en) Heating apparatus
CN207732998U (en) Contact(-type) heater and heating system
KR200197898Y1 (en) Thermocouples electric power generating system by utiliting waste energy of cooling and heating system.
CN211260971U (en) Electric heating semiconductor heater
RU186072U1 (en) THERMOELECTRIC GENERATOR MODULE
KR20110011034U (en) heat exchanger and electric boiler utilizing the same
CN116858005A (en) Electric heating device for molten salt storage tank with enhanced heat transfer and use method thereof
Toropov Wall-mounted electric boilers on semiconductor thermistor PTC heating elements
RU2043579C1 (en) Electric water radiator
RU170822U1 (en) ELECTRIC HEATING DEVICE WITH LIQUID HEATER