SU1298354A1 - Индукционный нагреватель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области нефтегазодобывающей промышленности. Цель - повьщение эффективности работы нагревател  за счет улучшени  степени теплообмена. Нагреватель содержит концентрично установленные относительно друг друга полые немагнитный корпус 1 и стальной кожух 2. Между ними размещены индукционные катушки 3 и немагнитные перфорированные решетки 4. В корпусе 1 установлен . ферромагнитньш сердечник (ФС) 5, выполненный в виде полых перфорированных по всей поверхности шаров. Кожух 2 и ФС 5 центрируютс  во внешней трубе 6. В процессе работы нагревател  шары переход т во взвешенное состо ние под действием прокачиваемой через решетку 4 жидкости. Образующиес  вихревые токи в ФС 5 и кожухе 2 нагревают их. Проход ща  через зазор в трубе 6 и ФС 5 жидкость снимает тепло с ФС 5 и кожуха 2. При этом магнитньй поток омагничивает проход щую жидкость, котора  проходит и через внутреннюю поверхность шаров. В результате поверхность, контактирующа  с жидкостью, увеличиваетс . 1 ил., 1 табл. i (Л 3

Description

fO

15

11298354

Изобрет ение относитс  к нефтегаодобывающей промышленности.

Целью изобретени   вл етс  повыение эффективности работы нагреваел  за счет улучшени  степени теп- ообмена.

На чертеже приведен индукционньй агреватель, общий вид.

Устройство содержит концентрично установленные относительно друг друга полые немагнитный корпус 1 и стальной кожух 2, размещенные между ними индукционные катушки 3, немаг-.- нитные перфорированные решетки 4, установленный в полости корпуса 1 ферромагнитный сердечник и внешнюю трубу 6, в- которой центрируютс  кожух 2 и сердечник 5, выполненный в виде плотной упаковки полых перфори- роваиньк по всей поверхности шаров, которые переход т во взвешенное состо ние в процессе работы нагревател  при прокачке жидкости через перфорированную решетку 4 снизу вверх. Образзтощиес  вихревые токи в сердечнике 5 и кожухе 2 нагревак)Т их. Проход ща  через зазор в трубе 6 и сердечник 5 жидкость (вода) снимает тепло с сердечника 5 и кожуха 2. Вместе с тем магнитный поток омагничивает проход щую жидкость. Если в качестве сердечника служит уйаковка полых шаров 5 жидкость будет проходить и через внутреннюю поверхность шаров, т.е. контактирующа  с жидкостью поверхность увеличиваетс  на величину. внутренней поверхности шаров сердечника .

Переменный ток как в индуктирующем проводе, так и в нагревательном металле распредел етс  по сечению

,н

35 т

20

25

30

40

неравномерно, плотность тока имеет наибольшее значение на поверхности проводника и спадает к его середине по экспоненциальному закону. Поэтому термический КПД нагревател  с сердечником из полых шаров или труб выше , чем дл  нагревател  из стержней.

5

У - удельна  электропроводность материала, 1/ом.

Пример. Допустим, что индукционный нагреватель работает на частоте 2500 Гц и отдает сердечнику 400 кВт тепла. В качестве рабочего вещества выбираем воду, средн   температура которой Т 50°С, причем полагаем температуру поверхности сердечника в,еличиной посто нной и равной r.f. 70°С.

Рассмотрим три вида сердечников.

1.Сердечник состоит из стальных шаров диаметром 50 мм, размещенных в немагнитном-корпусе, внутренний диаметр которого 110 мм.

По диаметру трубы размещено по 3 шара. Высоту сердечника берем равной 3 м, т.е. по высоте разместитс  60 шаров. Общее количество шаров 180 шт.

2.То же число, что и в первом случае, но только шары полые, толщину стенки которых принимаем равной 2,5 мм; каждый шар имеет 14 отверстий , диаметр отверсти  выбираем 13,2 мм.

3.Сердечник состоит из трех плотно прижатьЕх друг к другу стальных труб, наружный диаметр которых 50 мм, внутренний - 45 мм; длина сердеч ,ника 3м.

Диаметр труб и шаров выбран согласно известной таблицедл  часто- 5 ты 2500 Гц.

Расход воды через сечение между сердечником и корпусом принимаем равным 27 .

0

5

0

I. Определ ем теплообменную поверхность дл  указанных трех случаев:

1) F. 4 ;г R .ISO 1,413 м

45

2) F,

4 ii- 180 + 4 и Rf. 180 +

dh 14 - jd- 28

м

Толщина сло , по которому прохо- 50 3) F, 3 fr Z(D + р ) 2,68 м. дит ток, назьшаетс  глубиной проникновени  тока и определ етс  по формуле , м:

II. Находим среднюю скорость О

и

0,8 м/с.

где G) 21 f;

f - частота тока, Гц;

fJi - магнитна  проницаемость, Гн/м;

F, 3 fr Z(D + р ) 2,68 м.

II. Находим среднюю скорость О

и

0,8 м/с.

55

III. Определ ем критерий Rg дл  воды, принима  за характерный размер наружньй диаметр труб или шаров сердечника:

при Т- 70 С

2,55.

15

V. Определ ем коэффициенты тепло- обмена. Исследовани  проводились экспериментально на системах, состо щих из стальных шаров диаметром 30 мм и шаровых стенок с двум  отверсти ми диаметром 13 мм в потоке воды.

В процессе экспериментов проводились измерени  расхода воды с помощью ротаметра и тепловых потоков с помощью датчиков--тепловых потоков, располагаемых на поверхности шара и на внутренней поверхности шаровой стенки.

В результате исследований получены следующие экспериментальные данные, прив еденные в таблице,

Коэффициент теплообмена при продольном обтекании труб:

25

РГ. /Р.

Nu,0,021 кГ, -Р.-; 303;

Nitltf- 3920 а

2140

3358 4370

5269 6092

6858 7581

8268 8926

1,0

9959

VI, По известной формуле определ ем снимаемое тепло с сердечника дл  трех видов сердечников

,(T, ei ,F(T ,F,(Tc T ) 231504 Вт; T) 551000 Вт; T) 210100 Вт.

15

.

25

30

; Таким образом, максимальное количество снимаемого с сердечника тепла получаетс  тогда, когда сердечник вьшолнен из плотной упаковки полых шаров с перфорированной оболочкой, В случае, если сердечник вьтолнен в виде плотной упаковки шаров или же в виде плотного набора труб, количество снимаемого тепла практически одинаковое.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Индукционный нагреватель, содержащий концентрично установленные от- носительно друг друга полые ферромагнитный кожух и корпус, размещенные ме сду ними индукционные катушки к установленный в полости корпуса ферромагнитный сердечник, выполненный в виде шаров, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  эффективности работы нагревател  за счет увеличени  коэффициента теплообмена , шары выполнены полыми и перфорированными по всей поверхности.

   2627

   4020 5311

   6495 7512

   8624 9732

   10820 11930

   1.0

   12990