SU1116562A1 - Установка электродного нагрева жидкости - Google Patents

Abstract

1. УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОДНОГО НАГРЕВА ЖИДКОСТИ, содержаща  нагреватель , выполненный в виде цилиндрического электрода, в котором коаксиально и с зазорами относительно друг друга и его стенки расположены три цилиндрических электрода, снабженные выводами, соединенными черезч переключакнцее устройство с источником переменного тока, отличающа с  тем, что, с целью повышени  эффективности нагрева и снижени  металлоемкости нагревател , зазор между цилиндрическими поверхност ми соседних электродов выбран в пределах 0,1 4йг- $ 0,6, где 1, c - диаметры образующих зазор поверхностей , причем средний электрод 8 и наружный подсоединены к рабочемунулю , а крайние электроды - к одной из фаз источника.

Description

1. Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к устройствам, обеспечивающим нагревание жидкостны сред, например воды, в услови х отсутстви  централизованного теплоснабжени . Известен электронагреватель жидкостных сред, содержащий электрические нагревательные элементы, собранные в блок нагрева на общем фланце, установленном на емкости, заполненной жидкостью 11. Недостатки этого нагревател  высокий расход потребл емой электро энергии, малый срок службы и необходимость применени  дл  его изготовлени  дорогосто щих токопровод щих материалов. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности  вл етс  ус новка электродного нагрева жидкости содержаща  нагреватель, выполненный в виде цилиндрического, наружного эл трода, в котором коаксиально и с за зорами относительно друг друга и ег стенки расположены три цилиндрических электрода, снабженные выводами, соединенными через переключающее устройство с источником переменного тока С 23. Недостатками известного нагреват л   вл ютс  сложность конструкции, больша  металлоемкость и небезопасность в эксплуатации из-за возможности по влени  на его корпусе опас ного напр жени  прикосновени . Цель изобретени  - повышение эффективности нагрева и снижение металлоемкости нагревател . Поставленна  цель достигаетс  те что в установке электродного нагрев жидкости, содержащей нагреватель, выполненный в виде цилиндрического наружного электрода, в котором коак сиально и с зазорами относительно друг друга и его стенки расположены три цилиндрических электрода, снабженные выводами, соединенными через переключающее устройство с источни: ком переменного тока, зазор между цилиндрическими поверхност ми сосед них электродов выбран в пределах ОИ 2iv. .диаметры образующих зазор поверхностей, причем средний элек62 трод и наружный подсоединены к рабочему нулю, а крайние электроды - к одной из фаз источника. На фиг. 1 изображен электронагреватель; на фиг. 2 - его принципиальна  электрическа  схема. Электронагреватель выполнен из нагревательного элемента в виде четырех блоков и коаксиально расположенных внутреннего 1, среднего 2, крайнего 3 и экранирующего 4 цилиндрических электродов с центрирующими между ними диэлектрическими изол торами 5, открытых с обоих торцов дл  возможности циркул ции жидкости в кольцевых зазорах 6 между ними. Цилиндрические электроды 1, 2 и 3 верхними торцами прикреплены к горизонтальному силовому вводу 7, соединенному с переключающим устройством 8. При этом дл  обеспечени  циркул ции жидкости в верхних торцах образованы вырезы 9. Экранирующий электрод 4 посредством соединител  10 жестко св зан со средним цилиндром 2. Цилиндрические электроды 1-4 установлены с охватом друг другом по всей длине при ширине кольцевых зазоров 6 между ними, обеспечивающих максимальную плотность тока на смежных цилиндрических поверхност х электродов , согласно соотношению 1оЛ4еп О,& . где Dr , ,. метры смежных поверхностей цщ1индров , ближайше расположенных по отношению друг к другу. Дл  воды оптимальной  вл етс  ширина кольцевых зазоров в пределах 2,5-5 мм, так как при увеличении зазора более 5 мм концентраци  электромагнитных полей и, следовательно, плотность тока на смежных цилиндрических поверхност х электродов уменьшаетс , а в случае уменьшени  зазора менее 2,5 мм наблюдаетс  неустойчива  работа и случаи электрического пробо  между цилиндрами . Силовой ввод 7 выполнен в виде диэлектрического проходного изол тора Т1 .цилиндрической формы, по торцам которого образованы симметричные кольцевые ступени 12 и на них установлены поджимные кольца 13 с прокладками 14 из эластичного термостойкого материала. В изол торе 11, кольцах 13 и прокладках 14 выполнены отверсти , через которые пропущены токопровод щие шпильки 15 с резьбой на верхних концах, на которых установлены гайки 16, обеспечивающие обжатие прокладок 14 дл  создани  герметичности силового ввода 7, а также служащие дл  фиксации клемм 17с проводами 18. Нижние концы шпилек 15 жестко прикреплены к соответствующим цилиндрическим электродам 1, 2 и 3 дл  обеспечени  соединени  их с корпусом силового ввода 7. Электронагреватель посредством фланца 19, фиксирующего кольца 20, прокладки 21 и болтов 22 смонтирован на крышке емкости 23. Переключающее устройство 8, служащее дл  оперативного регулировани  мощности нагрева, с одной стороны соединено с фазой и рабочим нулем сети 380/220 В, а с другой стороны с помощью проводов 18 клемма ми 1 соединено с верхними концами токопровод щих шпилек 15 так, что внутренний 1 и наружный 3 цилиндрические электроды с помощью переключающего устройства одновременно или попеременно подключаютс  к фазе, а средний электрод 2 соединен с рабочим нулем. Корпус емкости 23 соединен с защитным заземлением 24. Электронагреватель работает следу ющим образом. После установки нагревател  на крышке емкости 23 с жидкостью посред ством переключающего устройства уста навливают требуемую ступень мощности При подаче напр жени  на электроды в кольцевых зазорах между ними возникают и концентрируютс  электромагнитны пол , вызывающие интенсивный нагрев жидкость в зазорах. Холодна  жидкостьпоступает с нижнего торца нагревател  в кольцевые зазоры 6 и, гравитационно циркулиру  по ним, под действием электромагнитного пол  нагревател , поднимаетс  вверх и через вырезы 9 в электродах выходит в нагретом состо нии. При подаче напр жени  на электрод 3 ток течет от фазы сети по внутренней поверхности электрода и, равно-, мерно пересека  циркулирующую жидкость в кольцевом зазоре между злекТ4 )одами 3 и 2, переходит на наружнюю 1 624 поверхность -электрода 2 и далее - к рабочему нулю сети. При подаче напр жени  на электрод 1 ток течет и концентрируетс  на всей его наружней поверхности и, равномерно пересека  циркул цию жидкости в кольцевом зазоре между смежными поверхност ми электродов 1 и 2, переходит на внутреннюю поверхность электрода 2 и далее - к рабочему нулю сети. При подаче напр жени  на электроды 3 и 1 одновременно, ток одновременно течет по указанным направлени м. Таким образом обеспечиваютс  необходима  интенсивность нагрева жидкости и соответствующее регулирование мощности нагревател . Эффективность описанной установки по сравнению с аналогом состоит в том, что в ней электромагнитные пол  концентрируютс  и запираютс  jB зазорах между коаксиально и близко расположенными, охватываемыми по всей длине друг друга цилиндрически ми электродами. При этом значительно улучшаетс  использование эффекта ;близости и поверхностного эффекта, усиливающих концентрацию тока на смежных цилиндрических поверхност х электродов, повышающие электрическое сопротивление, КПД и cos f электронагревател  и устройства в целом. Вследствие эффекта близости и поверхностного эффекта, ток на наг ружной поверхности экранирующего электрода - корпуса незначителен, что снижает напр жение прикосновени  на участке корпус-земл  до практически безопасных пределов (от нескольких мВ до 1-2 В). Это позвол ет надежно обеспечить безопасность персонала, не прибега  к и специальным меропри ти м техники безопасности. Электронагреватель обеспечивает высокую степень пожарной безопасности , так как работает с максимальными температурами нагрева, не превышающими температуру кипени  жидкости (например, дл  воды 100-135°С). При этом выкипание или аварийное вытекание жидкости из емкости нагрева аварийной ситуации не создает, так как при этом нагрузка падает до нул , а ток и нагрев прекращаютс  вообще., Регулировка мощности данного электронагревател  жидкостных сред не требует сложного в изготовлении

и в эксплуатации устройства, перемещающегос  непосредственно в нагревателе среды, а осуществл етс  просто

и оперативно с пульта управлени , располагаемого на потребности на любом рассто нии от нагревател .

Вбод 9a

3

Фиг.2

Claims (1)

1. УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОДНОГО НАГРЕВА ЖИДКОСТИ, содержащая нагрева тель, выполненный в виде цилиндрического электрода, в котором коаксиально и с зазорами относительно друг друга и его стенки расположены три цилиндрических электрода, снабженные выводами, соединенными через переключающее устройство с источником переменного тока, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности нагрева и снижения металлоемкости нагревателя, зазор между цилиндрическими поверхностями соседних электродов выбран в пределах 0,1 -4 Си—$ 0,6, где D_m,

- диаметры образующих зазор поверхностей, причем средний электрод и наружный подсоединены к рабочему· нулю, а крайние электроды - к одной из фаз источника.