RU52994U1

RU52994U1 - DEVICE FOR PROTECTION AGAINST SCALES OF A FERROMAGNETIC SHELL OF A TUBULAR ELECTRIC HEATER

Info

Publication number: RU52994U1
Application number: RU2004119455/12U
Authority: RU
Inventors: Юрий Александрович Мордвинов; Михаил Юрьевич Мордвинов
Original assignee: Юрий Александрович Мордвинов
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2006-04-27

Abstract

Изобретение относится к способам и устройствам для защиты и очистки от солевых отложений в виде «накипи» ферромагнитных поверхностей теплообмена, контактирующих с водными средами. Изобретение целесообразно использовать для защиты и очистки от накипи трубчатых нагревателей (охладителей), источником тепла в которых, может служить электрическая энергия, горячая вода, пар, продукты сгорания твердого, жидкого и газообразного топлива, а также для защиты теплообменников и подогревателей воды, стационарных котлов, конденсаторов турбин и систем охлаждения различного назначения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет создания простого и дешевого способа защиты и очистки от накипи любых поверхностей теплообмена, не требующего для работы существенных энергозатрат и легко реализуемого посредством простых устройств, которые возможно устанавливать на любых теплообменных поверхностях независимо от их размеров и форм. Кроме того, цель изобретения - создание устройств, не требующих для своей установки дополнительных корпусов или трубных врезок. Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты и очистки от накипи ферромагнитных поверхностей теплообмена, контактирующих с водными средами, заключающемся в воздействии на указанные поверхности магнитным полем, поверхности теплообмена постоянно намагничивают до насыщения магнитным полем с неизменной во времени напряженностью, либо с однополярной пульсирующей напряженностью, или с двуполярной напряженностью. Для осуществления способа предложено несколько вариантов устройств, содержащих источник магнитного поля, предназначенных для разных конструкций нагревателей и теплообменников, в которых в качестве источника магнитного поля для намагничивания поверхностей теплообмена используются постоянные магниты различных форм или электромагниты, обмотки которых связаны непосредственно с питающей сетью постоянного или переменного тока, или, через выпрямитель, с питающей сетью переменного тока.The invention relates to methods and devices for protection and purification from salt deposits in the form of "scale" ferromagnetic heat transfer surfaces in contact with aqueous media. The invention is advisable to use for protection and descaling of tubular heaters (coolers), the heat source of which can be electric energy, hot water, steam, combustion products of solid, liquid and gaseous fuels, as well as for the protection of heat exchangers and water heaters, stationary boilers , turbine condensers and cooling systems for various purposes. The purpose of the invention is the expansion of functionality by creating a simple and cheap method of protection and descaling of any heat transfer surfaces, which does not require significant energy consumption and is easily implemented through simple devices that can be installed on any heat transfer surfaces regardless of their size and shape. In addition, the purpose of the invention is the creation of devices that do not require additional enclosures or pipe inserts for their installation. This goal is achieved by the fact that in the method of protection and descaling of ferromagnetic heat exchange surfaces in contact with aqueous media, which consists in exposing the indicated surfaces to a magnetic field, the heat exchange surfaces are constantly magnetized until they are saturated with a magnetic field with a time-constant tension, or with a unipolar pulsating tension , or with bipolar tension. To implement the method, several variants of devices containing a magnetic field source are proposed, designed for different designs of heaters and heat exchangers, in which permanent magnets of various shapes or electromagnets, the windings of which are directly connected to a constant or variable supply network, are used as a magnetic field source for magnetizing heat exchange surfaces current, or, through a rectifier, with an AC mains.

Description

Изобретение относится к способам и устройствам для защиты и очистки от солевых отложений в виде «накипи» ферромагнитных поверхностей теплообмена, контактирующих с водными средами. Изобретение целесообразно использовать для защиты и очистки от накипи трубчатых нагревателей (охладителей), источником тепла в которых, может служить электрическая энергия, горячая вода, пар, продукты сгорания твердого, жидкого и газообразного топлива, а также для защиты и очистки теплообменников и подогревателей воды, стационарных котлов, конденсаторов турбин и систем охлаждения различного назначения.The invention relates to methods and devices for protection and purification from salt deposits in the form of "scale" ferromagnetic heat transfer surfaces in contact with aqueous media. It is advisable to use the invention for protection and descaling of tubular heaters (coolers), the heat source of which can be electric energy, hot water, steam, combustion products of solid, liquid and gaseous fuels, as well as for the protection and cleaning of heat exchangers and water heaters, stationary boilers, turbine condensers and cooling systems for various purposes.

С общей точки зрения защита от накипи теплотехнического оборудования сводится к созданию между двумя средами (вода-поверхность теплообмена) таких условий, при которых накипь не накапливается на поверхностях теплообмена. В настоящее время чаще всего эта задача решается соответствующей водоподготовкой, при которой обеспечивается удаление из воды накипеобразователей и накипеналолнителей или изменение кинетики кристаллизации солей из воды, или соответствующим воздействием на поверхность теплообмена.From a general point of view, protection against scale of heating equipment is reduced to the creation between two environments (water-heat exchange surface) of such conditions under which scale does not accumulate on heat exchange surfaces. Currently, most often this problem is solved by appropriate water treatment, which ensures removal of scale-forming agents and scale-removing agents from water or changing the kinetics of crystallization of salts from water, or a corresponding effect on the heat exchange surface.

Известны способы водоподготовки, заключающиеся в обработке воды однородным магнитным полем, основным технологическим процессом которых является кратковременное пропускание потока воды через силовые линии магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами или электромагнитами постоянного или переменного тока (см. Авторские свидетельства СССР №№544616, 626044, №565883). Наиболее удачным из устройств для реализации указанных способов водоподготовки является устройство по патенту США №4662314, которое устанавливается на питательной трубе, расположенной внутри корпуса водонагревателя. Основным недостатком данных способов защиты от накипи является нестабильность результата, который зависит от химического состава воды, необходимость дополнительного пространства и дополнительного оборудования для подготовки воды перед ее контактом с поверхностью теплообмена.Known methods of water treatment, consisting in treating water with a uniform magnetic field, the main technological process of which is short-term transmission of a water stream through magnetic field lines created by permanent magnets or electromagnets of direct or alternating current (see USSR copyright certificates No. 544416, 626044, No. 5665883 ) The most successful of the devices for implementing these methods of water treatment is the device according to US patent No. 4662314, which is installed on a feeding pipe located inside the body of the water heater. The main disadvantage of these methods of protection against scale is the instability of the result, which depends on the chemical composition of the water, the need for additional space and additional equipment for the preparation of water before it contacts the heat exchange surface.

Известен способ очистки ферромагнитных поверхностей теплообмена от отложений за счет их магнитострикционных (механических) колебаний, возникающих в ферромагнетике при воздействии на него внешним импульсным магнитным полем (Авт. св. СССР №1542646). При реализации данного способа защиты ферромагнитных A known method of cleaning ferromagnetic surfaces of heat transfer from deposits due to their magnetostrictive (mechanical) vibrations that occur in a ferromagnet when exposed to an external pulsed magnetic field (Aut. St. USSR No. 1542646). When implementing this method of protection of ferromagnetic

поверхностей теплообмена от накипи в качестве генератора импульсного внешнего магнитного поля выступает электромагнит однополярного импульсного тока, получающий питание от промышленной сети через последовательно соединенные согласующий трансформатор, выпрямитель, сглаживающий фильтр и коммутатор. Такое устройство обеспечивает формирование на выходе однополярного импульсного напряжения, обычно с частотой 0,1-10 Гц и скважностью импульсов равной 2. При изменении магнитного поля от величины индукции насыщения до величины остаточной индукции возникает магнитострикционный эффект, т.е. периодическое расширение и сжатие поверхности теплообмена. В ферромагнитном материале создаются продольные колебания, разрушающие слой накипи, образующейся на поверхности теплообмена.of heat transfer surfaces from scale as a generator of a pulsed external magnetic field, an unipolar pulsed current electromagnet acts as a power source from an industrial network through a series-connected matching transformer, rectifier, smoothing filter and switch. Such a device provides the formation of a unipolar pulse voltage at the output, usually with a frequency of 0.1-10 Hz and a pulse duty cycle of 2. When the magnetic field changes from the value of saturation induction to the value of residual induction, a magnetostrictive effect occurs, i.e. periodic expansion and contraction of the heat exchange surface. In a ferromagnetic material, longitudinal vibrations are created that destroy the layer of scale that forms on the heat exchange surface.

Недостатком известного способа являются ограниченные функциональные возможности и относительная сложность технической реализации способа. Проявляется это в том, что его применение экономически нецелесообразно для защиты и очистки малых поверхностей теплообмена, например, трубчатых электронагревателей (ТЭНов) промышленного и бытового назначения, электрокотлов малой мощности, котлов, работающих на жидком, твердом и газообразном топливе без применения электроэнергии, и т.п.The disadvantage of this method is the limited functionality and the relative complexity of the technical implementation of the method. This is manifested in the fact that its use is not economically feasible for the protection and cleaning of small heat transfer surfaces, for example, tubular electric heaters (TENs) for industrial and domestic use, low-power electric boilers, boilers running on liquid, solid and gaseous fuels without the use of electricity, and t .P.

По технической сущности наиболее близким к заявляемому способу является способ защиты, и очистки поверхности ферромагнитных материалов от отложений по патенту РФ №2167728, заключающийся в создании в них магнитострикционных (механических) колебаний (изменение геометрических размеров), возникающих в ферромагнетиках под воздействием низкочастотного (0,1-10 Гц) импульсного магнитного поля. Указанный способ может использоваться для защиты и очистки от накипи внутренних поверхностей водонагревателей, паровых, водогрейных котлов и теплообменного оборудования различного назначения. В качестве генератора внешнего импульсного магнитного поля применяются электромагниты постоянного или переменного тока, установленные на поверхностях нагрева, питающиеся от промышленной сети через согласующий трансформатор, и управляемый преобразователь. Управляемый преобразователь может быть выполнен на базе управляемого выпрямителя, обеспечивающего периодическое подключение его выхода с частотой 0,1-10 Гц к промышленной сети переменного тока (для электромагнитов постоянного тока). Для электромагнитов переменного тока преобразователь может быть выполнен на базе симистора, обеспечивающего периодическое подключение обмотки электромагнита (с частотой 0,1-10 Гц) к промышленной сети переменного тока. Дополнительно от According to the technical essence, the closest to the claimed method is the method of protecting and cleaning the surface of ferromagnetic materials from deposits according to the patent of the Russian Federation No. 2167728, which consists in creating magnetostrictive (mechanical) vibrations in them (changing geometric dimensions) that occur in ferromagnets under the influence of low-frequency (0, 1-10 Hz) of a pulsed magnetic field. The specified method can be used to protect and descale the internal surfaces of water heaters, steam, hot water boilers and heat exchange equipment for various purposes. As a generator of an external pulsed magnetic field, DC or AC electromagnets are used, mounted on heating surfaces, powered by an industrial network through a matching transformer, and a controlled converter. A controlled converter can be made on the basis of a controlled rectifier, providing a periodic connection of its output with a frequency of 0.1-10 Hz to an industrial AC network (for DC electromagnets). For AC electromagnets, the converter can be made on the basis of a triac, providing periodic connection of the electromagnet winding (with a frequency of 0.1-10 Hz) to an industrial AC network. Additionally from

управляемого преобразователя осуществляется магнитная обработка воды в питательном трубопроводе.The controlled converter carries out magnetic treatment of water in the feed pipe.

Недостатком указанного способа являются ограниченные функциональные возможности и сложность его осуществления. Это проявляется в ограниченных возможностях его использования для защиты малых поверхностей теплообмена, например, для трубчатых электронагревателей (ТЭНов) промышленного и бытового назначения, электрокотлов малой мощности, стационарных котлов, работающих на жидком, твердом и газообразном топливе без применения электроэнергии, и т.п. Недостатком устройства для реализации способа является невозможность его установки на поверхностях теплообмена небольших размеров, а также невозможность его использования для нагревателей, работающих без применения электроэнергии.The disadvantage of this method is the limited functionality and the complexity of its implementation. This is manifested in the limited possibilities of its use for protecting small heat transfer surfaces, for example, for tubular electric heaters (TENs) for industrial and domestic use, low-power electric boilers, stationary boilers running on liquid, solid and gaseous fuels without the use of electricity, etc. The disadvantage of the device for implementing the method is the impossibility of its installation on heat transfer surfaces of small sizes, as well as the impossibility of its use for heaters operating without the use of electricity.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет создания простого и дешевого способа защиты и очистки от накипи любых поверхностей теплообмена, не требующего для работы существенных энергозатрат и легко реализуемого посредством простых устройств, входящих в состав нагревателя, которые возможно устанавливать на любых теплообменных поверхностях независимо от их размеров и форм. Кроме того, цель изобретения - создание устройств, не требующих для своей установки дополнительных корпусов или трубных врезок.The purpose of the invention is the expansion of functionality by creating a simple and cheap method of protection and descaling of any heat transfer surfaces, which does not require significant energy consumption and is easily implemented by simple devices that are part of the heater, which can be installed on any heat transfer surfaces regardless of their sizes and shapes. In addition, the purpose of the invention is the creation of devices that do not require additional enclosures or pipe inserts for their installation.

Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты и очистки от накипи ферромагнитных поверхностей теплообмена, контактирующих с водными средами, заключающемся в воздействии на указанные поверхности магнитным полем, поверхности теплообмена постоянно намагничивают до насыщения магнитным полем с неизменной во времени напряженностью, либо с однополярной пульсирующей напряженностью, или с двуполярной напряженностью.This goal is achieved by the fact that in the method of protection and descaling of ferromagnetic heat exchange surfaces in contact with aqueous media, which consists in exposing the indicated surfaces to a magnetic field, the heat exchange surfaces are constantly magnetized until they are saturated with a magnetic field with a time-constant tension, or with a unipolar pulsating tension , or with bipolar tension.

Возможность применения магнитного поля с постоянной напряженностью, путем использования постоянных магнитов для намагничивания поверхностей теплообмена позволяет применять предлагаемый способ для защиты малых поверхностей теплообмена и поверхностей теплообмена автономных объектов, работающих без применения электроэнергии.The possibility of using a magnetic field with constant intensity, by using permanent magnets to magnetize heat transfer surfaces, the proposed method can be used to protect small heat transfer surfaces and heat transfer surfaces of autonomous objects operating without the use of electricity.

При этом возможный механизм защиты поверхности теплообмена (оболочки теплообменного устройства) от накипи может протекать следующим образом:In this case, a possible mechanism for protecting the heat exchange surface (shell of the heat exchange device) from scale can occur as follows:

Поскольку ферромагнитная оболочка намагничена, то магнитное поле оболочки оказывает влияние на кинетику процессов кристаллизации солей из воды, обуславливая образование центров кристаллизации в воде на границе с намагниченной оболочкой. Выделение накипеобразователей происходит не на оболочке, а в объеме воды на границе с Since the ferromagnetic shell is magnetized, the magnetic field of the shell affects the kinetics of the crystallization of salts from water, causing the formation of crystallization centers in water at the interface with the magnetized shell. Scaling agents are not isolated on the shell, but in the volume of water at the border with

оболочкой с выделением вместо твердой фазы накипи подвижного тонкодисперсного шлама. Кроме того, одним из продуктов коррозии ферромагнитных поверхностей является гидроокись железа Fе(ОН)₃*nH₂О, которая в результате дегидратации может переходить в магнетит Fе₃О₄. В отсутствие магнитного поля слой гидроокиси железа на теплообменной поверхности постоянно размывается водой. Если же эта поверхность намагничена, то гидроокись железа притягивается к ней и образует изолирующий слой, препятствующий проникновению кислорода в более глубокие слои, при этом, не снижая теплопроводных свойств поверхности. В этих условиях на теплообменной поверхности или оболочке теплообменного устройства образуется магнетит Fе₃O₄, который не только защищает поверхности от накипи, но и от коррозии. Проведенные исследования показали, что на намагниченных поверхностях теплообмена в процессе работы теплообменных устройств накипь практически не оседает.shell with the release instead of the solid phase scale of the mobile fine sludge. In addition, one of the products of corrosion of ferromagnetic surfaces is iron hydroxide Fe (OH) ₃ * nH ₂ O, which, as a result of dehydration, can pass into magnetite Fe ₃ O ₄ . In the absence of a magnetic field, the layer of iron hydroxide on the heat exchange surface is constantly eroded by water. If this surface is magnetized, then iron hydroxide is attracted to it and forms an insulating layer that prevents the penetration of oxygen into deeper layers, while not reducing the heat-conducting properties of the surface. Under these conditions, magnetite Fe ₃ O _{4 is} formed on the heat exchange surface or shell of the heat exchanger device, which not only protects the surface from scale, but also from corrosion. Studies have shown that on the magnetized surfaces of heat transfer during the operation of heat exchangers, scale practically does not settle.

Для осуществления способа предложено несколько вариантов устройств, содержащих источник магнитного поля, предназначенных для разных конструкций нагревателей и теплообменников. В качестве прототипа рассматривается устройство для реализации способа по патенту РФ №2167728, содержащее импульсный источник магнитного поля, установленный на поверхность теплообмена, который обеспечивает ее магнитострикционные колебания.To implement the method proposed several options for devices containing a magnetic field source, designed for different designs of heaters and heat exchangers. As a prototype, a device for implementing the method according to the patent of the Russian Federation No. 2167728, containing a pulsed magnetic field source mounted on a heat exchange surface, which provides its magnetostrictive vibrations, is considered.

В первом варианте устройство предназначено для защиты от накипи ферромагнитной оболочки трубчатого нагревателя или охладителя, контактирующей с водной средой, концы которой снабжены элементами крепления, и содержит источник магнитного поля. В отличие от прототипа, по меньшей мере, на одном конце оболочки трубчатого нагревателя в постоянном контакте с ферромагнитной оболочкой закреплены постоянные магниты или сердечники электромагнитов, обмотки которых связаны непосредственно с питающей сетью постоянного или переменного тока, или через выпрямитель - с питающей сетью переменного тока.In the first embodiment, the device is designed to protect against the scaling of the ferromagnetic shell of a tubular heater or cooler in contact with an aqueous medium, the ends of which are provided with fasteners, and contains a magnetic field source. Unlike the prototype, at least one end of the tubular heater shell in constant contact with the ferromagnetic shell is fixed with permanent magnets or electromagnet cores, the windings of which are connected directly to the DC or AC power supply, or through a rectifier to the AC power supply.

Для систем, выполненных в виде блока трубчатых нагревателей или охладителей, установленных параллельно друг другу и своими концами закрепленных на общем ферромагнитном фланце, устройство для защиты и очистки от накипи, содержит источник магнитного поля, закрепленный на общем ферромагнитном фланце, в постоянном контакте с ним. В этом варианте источник магнитного поля также выполнен в виде постоянных магнитов или электромагнитов, обмотки которых связаны непосредственно с питающей сетью постоянного или переменного тока, или через выпрямитель - с питающей сетью переменного тока.For systems made in the form of a block of tubular heaters or coolers mounted parallel to each other and their ends mounted on a common ferromagnetic flange, the device for protection and descaling contains a magnetic field source mounted on a common ferromagnetic flange in constant contact with it. In this embodiment, the magnetic field source is also made in the form of permanent magnets or electromagnets, the windings of which are connected directly to the supply network of direct or alternating current, or through a rectifier to the supply network of alternating current.

В устройствах для защиты от накипи ферромагнитных оболочек трубчатых электронагревателей, обмотки электромагнитов могут быть включены последовательно с одним или несколькими нагревательными элементами трубчатых электронагревателей.In devices for protection against scaling of ferromagnetic shells of tubular electric heaters, the windings of electromagnets can be connected in series with one or more heating elements of tubular electric heaters.

В следующем варианте, устройство для защиты и очистки теплообменных ферромагнитных поверхностей труб и трубных решеток, установленных внутри ферромагнитного корпуса теплообменного или нагревательного аппарата, контактирующих в водной средой, содержит источник магнитного поля. На корпусе аппарата по периметру креплений трубных решеток в постоянном контакте с корпусом и трубными решетками закреплены постоянные магниты или сердечники электромагнитов, обмотки которых связаны непосредственно с питающей сетью постоянного или переменного тока, или через выпрямитель - с питающей сетью переменного тока.In a further embodiment, a device for protecting and cleaning heat transfer ferromagnetic surfaces of pipes and tube sheets installed inside a ferromagnetic casing of a heat transfer or heating apparatus in contact with an aqueous medium comprises a magnetic field source. Permanent magnets or electromagnet cores, the windings of which are connected directly to the supply network of direct or alternating current, or through a rectifier to the supply network of alternating current, are fixed on the device’s body along the perimeter of the fastenings of tube sheets in constant contact with the case and tube sheets.

Еще один вариант устройства предназначен для защиты и очистки поверхностей теплообмена водотрубных или других котлов. В этом устройстве источник магнитного поля выполнен в виде постоянных магнитов или электромагнитов, обмотки которых связаны непосредственно с питающей сетью постоянного или переменного тока, или через выпрямитель - с питающей сетью переменного тока, и установлен на наиболее металлоемких поверхностях теплообмена.Another variant of the device is designed to protect and clean the heat exchange surfaces of water tube or other boilers. In this device, the magnetic field source is made in the form of permanent magnets or electromagnets, the windings of which are connected directly to the supply network of direct or alternating current, or through a rectifier to the supply network of alternating current, and is installed on the most metal-consuming heat exchange surfaces.

В устройстве, предназначенном для защиты и очистки ферромагнитных каналов охлаждения двигателей различного назначения, в котором указанные каналы соединены с ферромагнитными входным и выходным штуцерами охлаждающей среды, содержащем источник магнитного поля, на ферромагнитных штуцерах входа и выхода охлаждающей среды закреплены постоянные магниты или сердечники электромагнитов, обмотки которых связаны непосредственно с питающей сетью постоянного или переменного тока, или через выпрямитель - с питающей сетью переменного тока.In a device designed to protect and clean ferromagnetic cooling channels for engines for various purposes, in which these channels are connected to ferromagnetic inlet and outlet fittings of a cooling medium containing a magnetic field source, permanent magnets or cores of electromagnets, windings are fixed to the ferromagnetic fittings of the input and output of the cooling medium which are connected directly to the power supply network of direct or alternating current, or through a rectifier - to the power supply network of alternating current.

Во всех вышеописанных вариантах для удобства установки или обеспечения условий применения постоянные магниты или сердечники электромагнитов могут быть установлены на указанных элементах через ферромагнитные удлинители.In all of the above embodiments, for convenience of installation or to ensure application conditions, permanent magnets or cores of electromagnets can be installed on these elements through ferromagnetic extension cords.

В качестве выпрямителя может быть использован неуправляемый выпрямитель, что дополнительно упрощает устройство.An uncontrolled rectifier can be used as a rectifier, which further simplifies the device.

Основным фактором защиты ферромагнитных поверхностей теплообмена является поддержание их в намагниченном состоянии. В случае применения для этого электромагнитов постоянного или переменного тока, когда на их обмотки поступает выпрямленное или переменное напряжение промышленной сети, поверхность теплообмена дополнительно начинает подвергаться магнитострикционным (механическим) колебаниям под действием электромагнитного поля, что, в свою очередь, The main factor in protecting ferromagnetic heat transfer surfaces is to maintain them in a magnetized state. If DC or AC electromagnets are used for this, when a rectified or alternating voltage of the industrial network is supplied to their windings, the heat transfer surface additionally begins to undergo magnetostrictive (mechanical) vibrations under the influence of an electromagnetic field, which, in turn,

приводит к дополнительной защите и очистке поверхности теплообмена от накипи. Следует отметить, что магнитострикция является четной функцией магнитного поля, т.е. знак деформации ферромагнитного материала не зависит от направления вектора магнитного поля.leads to additional protection and cleaning of the heat transfer surface from scale. It should be noted that magnetostriction is an even function of the magnetic field, i.e. the sign of deformation of the ferromagnetic material does not depend on the direction of the magnetic field vector.

Далее, изобретение поясняется рисунками, на которых представлено:Further, the invention is illustrated by drawings, which show:

На Фиг.1 - формы напряжений постоянного и переменного тока для питания обмоток электромагнитов.Figure 1 - forms of voltage AC and DC for powering the windings of electromagnets.

На Фиг.2 и Фиг.3 - устройства, реализующие способ очистки от накипи трубчатых нагревателей с применением постоянных магнитов, на Фиг.4 и Фиг.5 - устройства для защиты и очистки трубчатых нагревателей с применением электромагнитов, на Фиг.6 и Фиг.7 - варианты подключения обмоток электромагнитов при их питании силовым током трубчатых электронагревателей, на Фиг.8 и Фиг.9 показан вариант устройства, реализующий способ для блока параллельно установленных трубчатых нагревателей с применением постоянных магнитов, на Фиг.10 - вариант устройства для блока параллельно установленных трубчатых электронагревателей с применением электромагнитов, на Фиг.11 схематически представлены варианты установки постоянных магнитов через ферромагнитные удлинители, на Фиг.12 - схематическое представление вариантов установки электромагнитов через ферромагнитные удлинители, на Фиг.13 схематически показано теплообменное устройство в виде труб и трубных решеток, на Фиг 14 и 15 - варианты установки постоянных магнитов и электромагнитов на корпусах теплообменных устройств, на Фиг.16 - вариант крепления постоянных магнитов для сложных и криволинейных теплообменных поверхностей, на Фиг.17 - вариант выполнения устройства для защиты и очистки поверхностей водогрейного котла, на Фиг.18 - вариант выполнения устройства для защиты и очистки каналов охлаждения двигателей различного назначения.In Fig.2 and Fig.3 are devices that implement the method of descaling of tubular heaters using permanent magnets, Fig.4 and Fig.5 are devices for protecting and cleaning tubular heaters using electromagnets, Fig.6 and Fig. 7 - connection options for electromagnet windings when they are powered by tubular electric heaters, Fig. 8 and Fig. 9 show a variant of the device that implements a method for a block of parallel mounted tubular heaters using permanent magnets, Fig. 10 - embodiment of the device for as in parallel installed tubular electric heaters using electromagnets, Fig. 11 schematically shows the options for installing permanent magnets through ferromagnetic extension cords, Fig. 12 shows a schematic representation of the installation options of electromagnets through ferromagnetic extension cords, Fig. 13 schematically shows a heat exchanger in the form of pipes and pipe lattices, in Figs. 14 and 15 - options for installing permanent magnets and electromagnets on the cases of heat exchangers, in Fig. 16 - option of mounting permanent s magnets for complex and curved heat transfer surfaces, in Fig.17 - embodiment of a device for protecting and cleaning surfaces of the boiler, at 18 - embodiment of the device for the protection and cleaning of the cooling channel engines for various purposes.

На Фиг.1 показаны формы напряжений, питающих обмотки электромагнитов. Это может быть постоянное напряжение 1, например, при питании обмотки от аккумуляторной батареи; однополярное пульсирующее напряжение 2 на выходе неуправляемого выпрямителя, связанного входом с промышленной сетью; или переменное напряжение 3 при соединении обмотки непосредственно с промышленной сетью переменного тока. Любые формы постоянных, переменных или пульсирующих напряжений могут использоваться для питания электромагнитов устройств по данному изобретению. Для устройств небольшого размера, или устройств, работающих в отсутствие электропитания, целесообразно использовать постоянные магниты, формирующие магнитное поле с неизменной во времени напряженностью.Figure 1 shows the shape of the voltage supplying the windings of the electromagnets. This can be a constant voltage of 1, for example, when the winding is powered by a battery; unipolar ripple voltage 2 at the output of an uncontrolled rectifier connected by an input to an industrial network; or AC voltage 3 when the winding is connected directly to an industrial AC network. Any form of constant, variable or ripple voltage can be used to power the electromagnets of the devices of this invention. For devices of small size, or devices operating in the absence of power supply, it is advisable to use permanent magnets that form a magnetic field with a constant voltage over time.

На Фиг.2 трубчатый нагреватель имеет ферромагнитную оболочку 4, контактирующую с нагреваемой водной средой 5, штуцер 6 для крепления трубчатого нагревателя через уплотнительную прокладку 7 к фланцу или корпусу 8 водонагревающего устройства посредством гайки 9, и постоянные кольцевые магниты 10, установленные непосредственно на концы ферромагнитной оболочки 4 трубчатого нагревателя в постоянном контакте с ней, но за пределами контакта оболочки 4 с водной средой 5. Хотя на Фиг.2 показаны постоянные магниты, установленные на двух концах оболочки трубчатого нагревателя, на практике, магнит может быть установлен на одном из концов трубчатого нагревателя. В качестве трубчатого нагревателя в данном случае рассматриваются любые виды трубчатых нагревателей, в которых в качестве источника нагрева служит среда, пропускаемая по внутренней полости трубчатого нагревателя, например, горячая вода, пар, продукты сгорания твердого, жидкого и газообразного топлива. Также в качестве трубчатого нагревателя на Фиг.2 можно рассматривать трубчатый электронагреватель, внутри оболочки которого установлен нагревательный элемент, нагревающийся при прохождении по нему постоянного или переменного электрического тока (ТЭН).In figure 2, the tubular heater has a ferromagnetic shell 4 in contact with the heated aqueous medium 5, a fitting 6 for attaching the tubular heater through the gasket 7 to the flange or housing 8 of the water heating device by means of a nut 9, and permanent ring magnets 10 mounted directly on the ends of the ferromagnetic shell 4 of the tubular heater in constant contact with it, but outside the contact shell 4 with an aqueous medium 5. Although figure 2 shows the permanent magnets mounted at two ends of the shell the tubular heater, in practice, the magnet may be mounted at one end of the tubular heater. In this case, we consider any type of tubular heater as a tubular heater, in which the medium passed through the internal cavity of the tubular heater, for example, hot water, steam, and products of combustion of solid, liquid, and gaseous fuels, serves as a heating source. Also, as a tubular heater in FIG. 2, one can consider a tubular electric heater, inside the shell of which a heating element is installed, heating up when a direct or alternating electric current (TEN) passes through it.

На Фиг.3 показан вариант установки постоянного магнита 10 на конце оболочки 4 трубчатого нагревателя путем его запрессовки внутри штуцера б, выполненного из немагнитного материала. Такой вариант установки магнита обеспечивает его защиту от механических повреждений.Figure 3 shows an installation option of a permanent magnet 10 at the end of the shell 4 of the tubular heater by pressing it inside the fitting b made of non-magnetic material. This option of installing the magnet provides its protection against mechanical damage.

При больших размерах трубчатых нагревателей и наличии электроэнергии целесообразно использовать в качестве источника магнитного поля электромагниты постоянного или переменного тока. На Фиг.4 показан вариант выполнения устройства, в котором электромагнит установлен на конце оболочки 4 трубчатого нагревателя. Обмотка электромагнита 11 связана с блоком питания 13, который включает в себя неуправляемый выпрямитель и, при необходимости, согласующий трансформатор (для электромагнита постоянного тока), или при необходимости только согласующий трансформатор (для электромагнита переменного тока). Сердечники 12 электромагнитов могут быть размещены либо на одном, либо на обоих концах трубчатого нагревателя. Здесь ферромагнитная оболочка трубчатого нагревателя служит продолжением сердечника электромагнита. В этих вариантах исполнения блок питания 13 целесообразно выполнять с выходом на постоянном токе, т.к. при работе на переменном токе возможны повышенные потери в сердечниках (оболочках трубчатых нагревателей) за счет вихревых токов. В случае необходимости из-за особенностей конструкции электромагнит может быть установлен так, как это показано на Фиг.5. Здесь в удлиненном сердечнике 12 With large sizes of tubular heaters and the presence of electricity, it is advisable to use direct or alternating current electromagnets as a source of magnetic field. Figure 4 shows an embodiment of a device in which an electromagnet is mounted on the end of a shell 4 of a tubular heater. The winding of the electromagnet 11 is connected to a power supply unit 13, which includes an uncontrolled rectifier and, if necessary, a matching transformer (for a DC electromagnet), or, if necessary, only a matching transformer (for an AC electromagnet). The core 12 of the electromagnets can be placed either on one or both ends of the tubular heater. Here, the ferromagnetic shell of the tubular heater is a continuation of the core of the electromagnet. In these embodiments, the power supply 13 is expediently performed with a direct current output, since when working on alternating current, increased losses in the cores (shells of tubular heaters) due to eddy currents are possible. If necessary, due to the design features, the electromagnet can be installed as shown in Fig.5. Here in the elongated core 12

электромагнита выполнено отверстие, посредством которого он одевается на один из концов оболочки 4 трубчатого нагревателя и закрепляется при помощи любых соединений. Сердечник может быть разборным и крепиться на оболочке болтовыми соединениями.. При использовании электромагнита переменного тока, сердечник 12 следует изготовить шихтованным, выполненным из электротехнической стали.the electromagnet is made a hole through which it is worn on one end of the shell 4 of the tubular heater and secured using any connections. The core can be collapsible and bolted to the shell. When using an alternating current electromagnet, the core 12 should be made of lined made of electrical steel.

В случае применения в качестве источника магнитного поля электромагнитов, возникает дополнительный эффект очистки поверхности от накипи, вызванный магнитострикционными колебаниями, обусловленными тем, что напряжение питания электромагнитов является пульсирующим выпрямленным напряжением промышленной сети частотой 100 Гц (2 на Фиг.1) или переменным напряжением частотой 50 Гц (3 на Фиг.1). Сталь оболочки трубчатых нагревателей относится к магнитострикционным материалам с относительно малым коэффициентом магнитострикции (λ_м(5-10)10^-6] и его геометрические размеры зависят от величины напряженности магнитного поля. Магнитное насыщение стали наступает обычно при напряженности магнитного поля Н_н(16-40) кА/м. Поскольку магнитострикция является четной функцией магнитного поля, т.е. знак деформации стали не зависит от направления вектора магнитного поля, то характер изменения магнитострикционных колебаний не зависит от указанных форм питающего напряжения.When electromagnets are used as a source of a magnetic field, an additional effect of descaling the surface occurs due to magnetostrictive vibrations caused by the fact that the supply voltage of the electromagnets is a pulsating rectified voltage of an industrial network with a frequency of 100 Hz (2 in FIG. 1) or an alternating voltage with a frequency of 50 Hz (3 in FIG. 1). The shell steel of tubular heaters refers to magnetostrictive materials with a relatively low magnetostriction coefficient (λ _m (5-10) 10 ^-6 ] and its geometrical dimensions depend on the magnitude of the magnetic field. Magnetic saturation of steel usually occurs when the magnetic field strength is H _n (16- 40) kA / m. Since magnetostriction is an even function of the magnetic field, i.e., the sign of steel deformation does not depend on the direction of the magnetic field vector, the nature of the change in magnetostrictive vibrations does not depend on the indicated Forms of supply voltage.

При применении вышеописанных вариантов реализации заявляемого способа для водо-водяных теплообменников, где трубчатые теплообменники контактируют с водой с двух сторон (внутри и снаружи), защита и очистка от накипи действуют с обеих этих сторон ферромагнитных оболочек труб.When applying the above-described embodiments of the inventive method for water-to-water heat exchangers, where tubular heat exchangers are in contact with water on both sides (inside and outside), protection and descaling act on both of these sides of the ferromagnetic shells of the pipes.

На Фиг.6 показан еще один вариант выполнения устройства для защиты от накипи оболочек трубчатых электронагревателей на основе электромагнитов, в котором, в качестве тока намагничивания используется постоянный или переменный ток нагрузки трубчатого электронагревателя. Для этого обмотка 11 электромагнита включена последовательно с нагревательным элементом ТЭНа, а ток нагрузки является током намагничивания электромагнита. На Фиг.6 представлен вариант с обмоткой 11 электромагнита, намотанной на трубчатый сердечник и надетой непосредственно на оболочку 4 ТЭНа. На Фиг.7 представлен вариант со съемным электромагнитом, сердечник которого 12 закреплен на оболочке 4 ТЭНа при помощи любого известного соединения, например, болтового. Обмотка 11 на Фиг.7 также соединена последовательно с нагревательным элементом ТЭНа, размещенным внутри его ферромагнитной оболочки 4.Figure 6 shows another embodiment of a device for protecting against scaling the shells of tubular electric heaters based on electromagnets, in which a direct or alternating load current of the tubular electric heater is used as the magnetization current. For this, the winding 11 of the electromagnet is connected in series with the heating element of the heating element, and the load current is the magnetization current of the electromagnet. Figure 6 presents a variant with a winding 11 of an electromagnet wound on a tubular core and worn directly on the shell 4 of the heater. Figure 7 presents a variant with a removable electromagnet, the core of which 12 is mounted on the shell 4 of the heater using any known connection, for example, a bolt. The winding 11 in Fig.7 is also connected in series with the heating element TENA, located inside its ferromagnetic shell 4.

На Фиг.8 и 9 представлено водонагревающее устройство (или устройство охлаждения), в котором N трубчатых нагревателей (охладителей) 4₁, 4₂... 4_n On Fig and 9 presents a water heating device (or cooling device), in which N tubular heaters (coolers) 4 ₁ , 4 ₂ ... 4 _n

расположенных параллельно друг другу, закреплены посредством штуцеров 6, уплотнительных прокладок 7 и гаек 9 на общем корпусе или фланце 8. В этом случае общий для всех нагревателей 4 постоянный магнит 10 или несколько постоянных магнитов 10 установлены на общем ферромагнитном фланце или корпусе 8. Точно так же, как и в предыдущих вариантах, вместо магнита или магнитов 10 на общем корпусе или фланце могут быть установлены сердечники 12 электромагнитов (см. Фиг 10). Их обмотки 11 при этом могут быть соединены последовательно с нагревательными элементами ТЭНов.located parallel to each other, secured by fittings 6, gaskets 7 and nuts 9 on a common housing or flange 8. In this case, a permanent magnet 10 common to all heaters 4 or several permanent magnets 10 are mounted on a common ferromagnetic flange or housing 8. Exactly as in previous embodiments, instead of a magnet or magnets 10, cores 12 of electromagnets can be installed on a common housing or flange (see Fig. 10). Their windings 11 can be connected in series with the heating elements of the heating elements.

На Фиг.11 условно на одном трубчатом нагревателе представлены варианты установки магнитов 10 на оболочке 4 трубчатого нагревателя, или на общем корпусе или фланце 8, через ферромагнитные удлинители 14. Этот вариант целесообразен при относительно высоких температурах нагрева оболочек трубчатых нагревателей, фланца и корпуса в месте крепления постоянных магнитов, превышающих температурные условия применения магнитов (для температур, за точкой Кюри). На Фиг 12 также условно на одном трубчатом нагревателе показаны варианты крепления сердечников 12 электромагнитов через ферромагнитные удлинители 14 на оболочке 4, либо на общем корпусе или фланце 8.Figure 11 conventionally on one tubular heater presents options for installing magnets 10 on the shell 4 of the tubular heater, or on a common housing or flange 8, through ferromagnetic extension cords 14. This option is suitable for relatively high heating temperatures of the shells of the tubular heaters, flange and housing in place fastening permanent magnets in excess of the temperature conditions for the use of magnets (for temperatures, beyond the Curie point). Figure 12 also conventionally on one tubular heater shows the options for fastening the cores 12 of the electromagnets through ferromagnetic extension cords 14 on the shell 4, or on a common housing or flange 8.

На Фиг.13 схематически представлено теплообменное устройство с трубными решетками, на Фиг.14 и Фиг.15 показан вид А-А Фиг.13 для разных вариантов выполнения устройства защиты и очистки от накипи. Теплообменное устройство содержит трубные решетки 16, установленные в корпусе 15, закрепленные в решетках 16 трубы 17, по которым протекает теплоноситель или охлаждающая среда, в зависимости от применения, входной 18 и выходной 19 патрубки межтрубного пространства 20. В таком устройстве водная (охлаждаемая или нагреваемая, а также охлаждающая или нагревающая) среда может находиться как в трубах 17, так и в межтрубном пространстве 20. Для защиты от накипи теплообменных поверхностей труб и трубных решеток постоянные магниты 10 или обмотки 11 электромагнитов установлены на корпусе по периметру креплений трубных решеток. На Фиг.14 показан пример крепления постоянных магнитов 10 посредством стяжек 21 из немагнитного материала, в пазах которых установлены постоянные магниты 10. Стяжки 21 закрепляются на внешней стороне корпуса 15 в местах крепления трубных решеток 16 и соединяются между собой любым соединением, например, болтовым (не показано). На Фиг.15 показано устройство с использованием электромагнитов. В этом случае, сердечник 12 электромагнита закреплен на ферромагнитной стяжке 21.On Fig schematically presents a heat exchanger with tube sheets, on Fig and Fig shows a view aa of Fig for different embodiments of the device for protection and descaling. The heat exchanger device includes tube sheets 16 installed in the housing 15, fixed in the grids 16 of the pipe 17, through which the coolant or cooling medium flows, depending on the application, the inlet 18 and outlet 19 of the pipe annulus 20. In such a device, water (cooled or heated , as well as cooling or heating), the medium can be located both in the pipes 17 and in the annulus 20. To protect the heat-exchanging surfaces of the pipes and tube sheets from scale, the permanent magnets 10 or the windings 11 of the electron bends are mounted on the housing along the perimeter of the pipe grid mounts. On Fig shows an example of mounting permanent magnets 10 by means of couplers 21 of non-magnetic material, in the grooves of which are installed permanent magnets 10. Couplers 21 are fixed on the outside of the housing 15 in the places of attachment of the tube sheets 16 and are interconnected by any connection, for example, bolted ( not shown). On Fig shows a device using electromagnets. In this case, the core 12 of the electromagnet is mounted on a ferromagnetic coupler 21.

Еще один вариант выполнения намагничивающего устройства на постоянных магнитах 10 для сложных поверхностей теплообменников или нагревателей представлен на Фиг.16. Для удобства размещения магнитов для намагничивания теплообменных поверхностей сложной формы магниты 10 запрессованы в полимерный материал 22. Лента из полимерного материала с постоянными магнитами достаточно просто крепится на сложных, криволинейных или разветвленных поверхностях, например, на корпусе по внешнему периметру трубных решеток.Another embodiment of a permanent magnetizing device 10 for complex surfaces of heat exchangers or heaters is shown in FIG. 16. For the convenience of placing magnets to magnetize heat-exchanging surfaces of complex shape, magnets 10 are pressed into a polymeric material 22. A tape of a polymeric material with permanent magnets is quite simply mounted on complex, curved or branched surfaces, for example, on the housing along the outer perimeter of the tube sheets.

На Фиг.17 представлен вариант выполнения устройства защиты и очистки от накипи поверхностей водогрейного водотрубного котла. Схематически котел включает в себя, например, экономайзер некипящего типа 23, обогреваемый продуктами сгорания топлива и обеспечивающий подогрев питательной воды, которая поступает в котел, экраны поверхности нагрева 24, расположенные на стенках топки и газоходов и ограждающие их от воздействия высоких температур, среднюю радиационную часть экрана 25, расположенную в средней части топки котла, коллекторы 26, предназначенные для сбора и раздачи воды, объединяющие группы труб 27, каркас котла 28, входной 29 и выходной патрубки 30 питательной воды. Для защиты от накипи теплообменных поверхностей котла постоянные магниты 10 (вместо них могут быть установлены электромагниты постоянного или переменного тока) через ферромагнитные удлинители 14 установлены на наиболее металлоемких ферромагнитных элементах котла. Если температура поверхностей этих элементов не превышает температурные условия применения постоянных магнитов или электромагнитов, то они могут устанавливаться без ферромагнитных удлинителей 14, непосредственно на указанных поверхностях.On Fig presents an embodiment of a device for the protection and descaling of the surfaces of a water boiler. Schematically, the boiler includes, for example, an economizer of non-boiling type 23, heated by the products of combustion of fuel and providing heating of the feed water that enters the boiler, screens of the heating surface 24 located on the walls of the furnace and flues and protecting them from high temperatures, the average radiation part screen 25, located in the middle of the boiler furnace, collectors 26, designed to collect and distribute water, combining groups of pipes 27, the frame of the boiler 28, inlet 29 and outlet pipe 30 of feed water. In order to protect the boiler’s heat-exchanging surfaces from scale, the permanent magnets 10 (instead of them can be installed electromagnets of direct or alternating current) through ferromagnetic extension cords 14 are mounted on the most metal-consuming ferromagnetic elements of the boiler. If the surface temperature of these elements does not exceed the temperature conditions for the use of permanent magnets or electromagnets, then they can be installed without ferromagnetic extension cords 14, directly on these surfaces.

На Фиг.18 представлена схема расположения магнитов или электромагнитов для защиты каналов охлаждения, например, двигателя внутреннего сгорания. На рисунке схематически показан двигатель внутреннего сгорания 31, ферромагнитные каналы охлаждения 32, насос 33, обеспечивающий циркуляцию охлаждающей жидкости по каналам 32, входной 34 и выходной 35 патрубки охлаждающей воды. Кольцевые магниты 10 установлены на входном 34 и выходном 35 патрубках с внешней стороны корпуса двигателя 31. Как уже отмечалось ранее, вместо постоянных магнитов 10 здесь могут быть установлены электромагниты, с обмотками, подключенными к питающей сети постоянного или переменного тока.On Fig presents a layout of magnets or electromagnets to protect the cooling channels, for example, an internal combustion engine. The figure schematically shows an internal combustion engine 31, ferromagnetic cooling channels 32, a pump 33 that circulates the coolant through the channels 32, inlet 34 and outlet 35 of the cooling water pipe. Ring magnets 10 are installed on the input 34 and output 35 nozzles on the outer side of the motor housing 31. As already noted, instead of the permanent magnets 10, electromagnets can be installed here, with windings connected to the DC or AC mains.

Работу устройства лучше начать с описания Фиг.2. Для примера рассмотрим работу трубчатого нагревателя, в качестве которого используется трубчатый электронагреватель (ТЭН), в котором источником нагрева служит электрический ток. Следует отметить, что в данном изобретении трубчатым нагревателем может быть любое The operation of the device is best to begin with a description of Figure 2. As an example, consider the operation of a tubular heater, which uses a tubular electric heater (TEN), in which an electric current serves as a heating source. It should be noted that in this invention, the tubular heater may be any

устройство трубчатой формы, по которому проходит нагревающая или охлаждающая среда, например, вода или другой теплоноситель. При подключении нагревательного элемента ТЭНа к промышленной сети, оболочка 4 начинает нагреваться и нагревать воду 5. Поскольку ферромагнитная оболочка 4 намагничена за счет соединения с постоянным магнитом 10, то магнитное поле оболочки оказывает влияние на кинетику образования центров кристаллизации в воде. Кристаллизация накипеобразователей происходит не на самой оболочке 4, а на границе контакта воды с намагниченной оболочкой 4 с выделением вместо твердой фазы накипи подвижного тонкодисперсного шлама, который уносится с водой. Кроме того, исследования показали, что на поверхности намагниченной оболочки ТЭНа или любого другого теплообменника с намагниченной поверхностью образуется тонкий слой магнетита Fе₂O₄, который является слоем, изолирующим поверхность от проникновения кислорода в более глубокие слои и защищающим поверхность теплообмена не только от накипи, но и от коррозии. Наиболее эффективным устройством для защиты оболочки трубчатого нагревателя (теплообменника) является устройство, представленное на Фиг.3, где постоянный кольцевой магнит 10 расположен внутри штуцера 6. Этот вариант обеспечивает защиту постоянного магнита от механических повреждений и может применяться при нагреве до температур, которые ограничиваются только температурными условиями применения магнитов (для магнитов Nd-Fe-B температура применения не превышает 120°С).a tubular device through which a heating or cooling medium passes, for example, water or other coolant. When the heating element of the heating element is connected to the industrial network, the shell 4 begins to heat up and heat water 5. Since the ferromagnetic shell 4 is magnetized by connecting with a permanent magnet 10, the magnetic field of the shell affects the kinetics of the formation of crystallization centers in water. The crystallization of scale builders does not occur on the shell 4 itself, but on the boundary of the contact of water with the magnetized shell 4 with the release of a mobile fine sludge, which is carried away with water, instead of the solid phase of scale. In addition, studies have shown that on the surface of the magnetized shell of a heating element or any other heat exchanger with a magnetized surface, a thin layer of magnetite Fe ₂ O _{4 is formed} , which is a layer that insulates the surface from penetration of oxygen into deeper layers and protects the heat exchange surface not only from scale, but also against corrosion. The most effective device for protecting the shell of a tubular heater (heat exchanger) is the device shown in Figure 3, where a permanent ring magnet 10 is located inside the nozzle 6. This option protects the permanent magnet from mechanical damage and can be used when heated to temperatures that are limited only temperature conditions for the use of magnets (for Nd-Fe-B magnets, the application temperature does not exceed 120 ° C).

Работа устройства, представленного на Фиг.4 аналогична работе вышеописанных устройств с той лишь разницей, что намагничивание поверхности оболочки 4 трубчатого нагревателя осуществляется электромагнитом, и поэтому возникает дополнительный эффект очистки оболочки от накипи, вызванный магнитострикционными колебаниями в материале оболочки под действием однополярного пульсирующего (2 на Фиг.1) или двуполярного (3 на Фиг.1) напряжения.The operation of the device shown in Fig. 4 is similar to the operation of the above devices with the only difference being that the surface of the shell 4 of the tubular heater is magnetized by an electromagnet, and therefore there is an additional effect of descaling the shell caused by magnetostrictive vibrations in the shell material under the action of a unipolar pulsating (2 on Figure 1) or bipolar (3 in Figure 1) voltage.

Работа устройства на Фиг.5 ничем не отличается от работы предыдущих устройств. Намагничивание оболочки 4 происходит от сердечника 12, надетого на конец оболочки 4.The operation of the device in FIG. 5 is no different from the operation of previous devices. The magnetization of the shell 4 comes from the core 12, worn on the end of the shell 4.

Устройство, показанное на Фиг.6 и Фиг.7 целесообразно использовать для трубчатых электронагревателей. Оно отличается тем, что для намагничивания оболочки 4 ТЭНа используется постоянный или переменный ток, протекающий по нагревательному элементу, расположенному внутри оболочки 4 ТЭН за счет последовательного соединения нагревательного элемента и обмотки 11 электромагнита. Устройство удобно тем, что не требует специального источника питающего напряжения для своей работы и работает при работе нагревательного элемента.The device shown in Fig.6 and Fig.7, it is advisable to use for tubular electric heaters. It differs in that for magnetizing the casing 4 of the heating element, direct or alternating current is used, flowing through the heating element located inside the casing 4 of the heating element due to the series connection of the heating element and the winding 11 of the electromagnet. The device is convenient in that it does not require a special source of supply voltage for its operation and works during operation of the heating element.

В устройствах, представленных на Фиг.8, Фиг.9 и Фиг.10 намагничивание оболочек 4₁, 4₂...4_n осуществляется от общего магнита 10 (Фиг.8 и 9) или от сердечника электромагнита 12 (Фиг.10) через общий ферромагнитный фланец 8, с которым контактируют как концы оболочек 4₁, 4₂... 4_n, так и магнит 10 на Фиг.8 и 9, или сердечник электромагнита 12 на Фиг.10. В остальном работа устройства аналогична работе вышеописанных устройств.In the devices shown in Fig. 8, Fig. 9 and Fig. 10, the shells 4 ₁ , 4 ₂ ... 4 _n are magnetized from the common magnet 10 (Fig. 8 and 9) or from the core of the electromagnet 12 (Fig. 10) through a common ferromagnetic flange 8, with which the ends of the shells 4 ₁ , 4 ₂ ... 4 _n , and the magnet 10 in Figs. 8 and 9, or the core of the electromagnet 12 in Fig. 10 are in contact. Otherwise, the operation of the device is similar to the operation of the above devices.

Варианты построения устройств на Фиг.11 и 12 используют ферромагнитные удлинители 14 для установки магнитов 10 на Фиг.11 и сердечников электромагнитов 12 на Фиг.12 на поверхности теплообмена. При этом намагничивание поверхностей происходит через ферромагнитные удлинители, которые используются для снижения температуры нагрева постоянных магнитов или сердечников электромагнитов от нагреваемых поверхностей теплообмена. Ферромагнитные удлинители целесообразно использовать при температурах оболочек трубчатых нагревателей, превышающих диапазон рабочих температур постоянных магнитов или электромагнитов.The options for constructing the devices of FIGS. 11 and 12 use ferromagnetic extension cords 14 to install magnets 10 in FIG. 11 and cores of electromagnets 12 in FIG. 12 on the heat exchange surface. In this case, the magnetization of surfaces occurs through ferromagnetic extension cords, which are used to reduce the heating temperature of permanent magnets or cores of electromagnets from heated heat transfer surfaces. It is advisable to use ferromagnetic extension cords at shell temperatures of tubular heaters that exceed the operating temperature range of permanent magnets or electromagnets.

Намагничивание теплообменных поверхностей труб 17 на Фиг.13, 14 и 15, происходит через ферромагнитные трубные решетки 16, в которых эти трубы запрессованы. Намагничивание трубных решеток в свою очередь обеспечивается постоянными магнитами 10 или электромагнитами 12, установленными на внешней стороне корпуса теплообменного аппарата по периметру крепления трубных решеток в корпусе. При этом обеспечивается защита и очистка от накипи, как внутренних, так и внешних поверхностей труб 17. Здесь трубы контактируют как с водной средой, протекающей по трубам, так и с водной средой, находящейся в межтрубном пространстве 20. Для устройств защиты на основе постоянных магнитов, вместо стяжек 21 в варианте на Фиг.14, можно использовать устройство, показанное на фиг.16. В этом случае лента 22 из полимерного материала с запрессованными в ней постоянными магнитами 10 размещается по периметру трубной решетки 16. Такую ленту удобно крепить на разветвленных или криволинейных поверхностях теплообмена устройств различного назначения.The magnetization of the heat exchange surfaces of the pipes 17 in FIGS. 13, 14 and 15 occurs through ferromagnetic tube sheets 16 in which these pipes are pressed. The magnetization of the tube sheets is in turn provided by permanent magnets 10 or electromagnets 12 mounted on the outside of the heat exchanger body along the perimeter of the tube plate mounting in the case. This provides protection and descaling of both the internal and external surfaces of the pipes 17. Here the pipes are in contact with both the aqueous medium flowing through the pipes and the aqueous medium located in the annulus 20. For protection devices based on permanent magnets , instead of the couplers 21 in the embodiment of FIG. 14, the device shown in FIG. 16 can be used. In this case, a tape 22 made of a polymer material with permanent magnets pressed into it 10 is placed around the perimeter of the tube sheet 16. Such a tape can be conveniently mounted on branched or curved heat exchange surfaces of devices for various purposes.

Схема защиты и очистки от накипи водотрубного котла на Фиг.17 предполагает установку постоянных магнитов или электромагнитов на наиболее металлоемких ферромагнитных элементах котла: экономайзере 23, средней радиационной части экрана 25, экранах поверхности нагрева 24, коллекторах 26, а также на входном 29 и выходном 30 патрубках питательной воды. От этих элементов происходит намагничивание остальных труб и других элементов котла. Из-за высоких температур поверхностей теплообмена котла магниты 10 (либо электромагниты) устанавливаются на указанных поверхностях The scheme of protection and descaling of the water tube boiler in Fig. 17 involves the installation of permanent magnets or electromagnets on the most metal-consuming ferromagnetic elements of the boiler: economizer 23, middle radiation part of the screen 25, screens of the heating surface 24, collectors 26, as well as at input 29 and output 30 branch pipes of feed water. From these elements, the remaining pipes and other elements of the boiler are magnetized. Due to the high temperatures of the heat exchange surfaces of the boiler, magnets 10 (or electromagnets) are installed on these surfaces

через ферромагнитные удлинители 14. Во многом расположение постоянных магнитов или электромагнитов зависит от удобства и доступности мест их размещения, и определяется при проектировании конкретного оборудования.through ferromagnetic extension cords 14. In many ways, the location of permanent magnets or electromagnets depends on the convenience and accessibility of their locations, and is determined when designing specific equipment.

Намагничивание ферромагнитных каналов 32 охлаждения двигателей на Фиг.18 происходит от входного 34 и выходного 35 патрубков охлаждающей воды, на которых установлены постоянные магниты 10 (или электромагниты).The magnetization of the ferromagnetic channels 32 for cooling the engines of FIG. 18 comes from the inlet 34 and outlet 35 of the cooling water pipes, on which permanent magnets 10 (or electromagnets) are mounted.

Предложенный способ и варианты устройств реализации обеспечивают простой и сравнительно недорогой механизм защиты от накипи теплообменных поверхностей в оборудовании любого назначения: нагревателей, котлов, холодильников, парогенераторов, трубчатых нагревательных элементов или элементов охлаждения. Предложенный способ и устройства его реализации позволяют выпускать нагревательные или теплообменные элементы с комплектацией устройствами их защиты от накипи при минимальных затратах на переналадку технологического оборудования. Теплообменные элементы, укомплектованные устройствами защиты от накипи существенно повышают КПД оборудования, для которого они предназначены, продлевают срок его службы при сохранении эффективности работы, при этом, значительно снижаются затраты на ремонт и замену элементов теплообменных устройств.The proposed method and variants of implementation devices provide a simple and relatively inexpensive mechanism of protection against scale of heat exchange surfaces in equipment of any purpose: heaters, boilers, refrigerators, steam generators, tubular heating elements or cooling elements. The proposed method and devices for its implementation make it possible to produce heating or heat exchange elements with a complete set of devices for their protection against scale at a minimum cost for the conversion of technological equipment. Heat-exchange elements equipped with anti-scale devices significantly increase the efficiency of the equipment for which they are intended, extend its service life while maintaining operational efficiency, while significantly reducing the cost of repair and replacement of heat-exchange devices.

Claims

A device for protection against scaling of the ferromagnetic shell of a tubular electric heater, the ends of which are provided with fastening elements to the electric heater body, comprising a magnetic field source, characterized in that at least one end of the tubular electric heater shell extending outside the electric heater body is fixed with a permanent magnet or an electromagnet whose winding is connected in series with a heating element of a tubular electric heater.