SU1747810A1

SU1747810A1 - Liquid heater

Info

Publication number: SU1747810A1
Application number: SU904864848A
Authority: SU
Inventors: Михаил Лазаревич Шкадрон; Виктор Феодосьевич Иващенко
Original assignee: Государственный научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт "ЮжНИИГИПРОгаз"
Priority date: 1990-09-07
Filing date: 1990-09-07
Publication date: 1992-07-15

Abstract

Использование: разогрев жидкостей в емкост х, железнодорожных цистернах с помощью электронагрева. Сущность изобретени : при протекании тока по последовательно электрически соединенным внутренним и внешним коаксиально расположенным ферромагнитным трубам, послед- кие нагреваютс и нагревают окружающую их жидкость. При этом увеличена площадь теплообменной поверхности, что позвол ет повысить КПД. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.Usage: heating of liquids in tanks, rail tank cars using electric heating. The essence of the invention: when current flows through a series of electrically connected internal and external coaxially arranged ferromagnetic pipes, the latter are heated and heat the surrounding liquid. At the same time, the area of the heat exchange surface is increased, which makes it possible to increase the efficiency. 2 hp f-ly, 2 ill.

Description

Изобретение относитс к технике электроподогрева и может быть использовано дл разогрева жидкости в различных емкост х , включа железнодорожные цистерны.The invention relates to an electrical heating technique and can be used to heat a fluid in various containers, including rail tank cars.

Известен подогреватель жидкости в емкост х С горизонтальным отводом жид кости из нижней их части. Known liquid preheater in containers. With horizontal discharge of liquid from their lower part.

Недостатком этого подогревател жидкости вл етс его стационарное использование .The disadvantage of this fluid preheater is its stationary use.

Наиболее близким техническим решением вл етс подогреватель жидкости, содержащий корпус, снабженный подвод щим и отвод щим патрубками. Внутри корпуса размещен теплообменный элемент, выполненный в виде электронагревател , размещенного между соосно установленными трубами. Внутренн труба выходным участком соединена с отвод щим патрубком1 корпуса. Входной участок трубы размещен в полости стакана с зазором относительно его днища и стенок. Наружна труба снабжена периферийным направл ющим щитком , установленным с образованием канала , подключенного одним концом к полости корпуса, а другим - к полости стакана, дни- ще которого выполнено в виде поплавка, свободно установленного на поверхности нагреваемой жидкости, а теплообменный элемент шаркирно соединен с поплавком и отвод щим патрубком корпуса. Подогреватель жидкости содержит тйкже переходной элемент и полый стержень. Переходной элемент шарнирно соедин ет теплообменный элемент с отвод щим патрубком корпуса и выполнен в виде отвода с расположенными под пр мым углом один относительно другого входным и выходным участками, соединенными соответственно шарнирно с выходным участком внутренней трубы теп- лообменного элемента и с возможностью разъема - с отвод щим патрубком корпуса. Переходной элемент также снабжен в зоне гиба двум расположенными под пр мым углом одна относительно другой бобышками с глухими проточками, в одной из которых свободно установлен нижним конСЛThe closest technical solution is a fluid preheater comprising a housing provided with inlet and outlet nozzles. Inside the case there is a heat exchange element, made in the form of an electric heater, placed between coaxially mounted pipes. The inner pipe is connected to the outlet pipe1 of the housing. The entrance section of the pipe is placed in the cavity of the glass with a gap relative to its bottom and walls. The outer tube is provided with a peripheral guide plate installed to form a channel connected at one end to the body cavity, and the other to the glass cavity, the bottom of which is made in the form of a float freely installed on the surface of the heated fluid, and the heat exchange element is ballted to the float and a housing outlet. The fluid heater contains a transition element and a hollow rod. The transition element pivotally connects the heat exchange element with the outlet branch pipe of the housing and is made as a vent with the inlet and outlet portions located at right angles to one another and pivotally connected to the outlet portion of the heat exchange element inner tube and with the possibility of a connector housing case. The transitional element is also provided in the bend zone with two lugs with blind grooves located at right angles to one another relative to the other, in one of which the lower end is freely mounted

сwith

VIVI

чh

0000

оabout

цом упом нутый стержень, верхний конец которого пропущен через выполненный в поплавке центральный канал. Подогреватель снабжен также серьгами дл опускани в корпус и извлечени из последнего в случае использовани подогревател в качестве переносного.The core is a rod, the upper end of which is passed through a central channel formed in the float. The preheater is also provided with earrings for lowering into the casing and retrieving it from the latter in case of using the preheater as a portable one.

При работе подогревател электроэнергию подают по кабелю к электронагревател м , которые нагревают трубы и проход щую по каналу и трубе жидкость. По мере слива жидкости по патрубку стакан опускаетс вниз по стержню.During operation of the preheater, electrical energy is supplied via a cable to the electric heaters, which heat the pipes and the fluid passing through the channel and the pipe. As the fluid drains through the nozzle, the beaker falls down along the rod.

Недостатком этого подогревател жидкости вл етс следующее. Фиксирование нагревательного элемента в кольцевом пространстве между трубами св зано с необходимостью обеспечени электрической изол ции элемента как от наружно Гтак и от внутренней трубы, что накладывает существенные ограничени на соотношени диаметров этих труб. Кроме того, дл обеспечени нормальной работы нагревательного элемента необходима герметизаци межтрубного пространства от обогреваемой жидкости. Обогреватель представл ет собой сложную конструкцию, ремонт которой, св занный с заменой вышедшего из стро нагревательного элемента, - трудоемкий процесс.The disadvantage of this fluid preheater is the following. The fixation of the heating element in the annular space between the pipes is associated with the need to provide electrical insulation of the element both externally from the inner pipe, which imposes significant restrictions on the ratio of the diameters of these pipes. In addition, to ensure the normal operation of the heating element, it is necessary to seal the annular space from the heated fluid. The heater is a complex structure, the repair of which, associated with the replacement of a failed heating element, is a time consuming process.

Цель изобретени - увеличение эффективности нагрева при упрощении конструкции и повышении безопасности работы устройства.The purpose of the invention is to increase the heating efficiency while simplifying the design and improving the safety of the device.

Поставленна цель достигаетс том, что в предлагаемом устройстве в- электрическую цепь включены соосно установленные труды, по которым протекает нагреваема жидкость. При этом электрический кабель соедин етс с нижним концом нижней внутренней трубы, последовательно электрически соединенной с нижним концом верхней внутренней трубы, верхним концом верхней наружной трубы и верхним концом нижней наружной трубы, а кольцевое пространство между внешними стенками внутренних труб и внутренними стенками наружных труб сообщаетс с полостью корпуса. Нижн часть верхней наружной трубы имеет конусообразное расширение или верхн и нижн наружные трубы соедин ютс гибким р укавом,The goal is achieved in the fact that in the proposed device, an in-electrical circuit includes coaxially installed works through which the heated fluid flows. The electrical cable is connected to the lower end of the lower inner pipe, electrically connected in series with the lower end of the upper inner pipe, the upper end of the upper outer pipe and the upper end of the lower outer pipe, and the annular space between the outer walls of the inner pipes and the inner walls of the outer pipes communicates with body cavity. The lower part of the upper outer tube has a conical expansion or the upper and lower outer tubes are connected by a flexible knob,

В предложенном устройстве отсутствует промежуточное звено - нагреватель, а его роль выполн ют трубы, это позвол ет повысить КПД подогревател , при этом кольцевое пространство между соосно установленными трубами используетс дл нагрева жидкости, что в свою очередь, позвол ет увеличить площадь теплообменной поверхности, Использование в качестве нагревател соосных труб, подключенных к электрическому кабелю в предложенной следовательности, позвол ет исключить использование высоких температур, способных вызвать воспламенение либо разложение обогреваемого продукта при разгерметизации нагревател .In the proposed device, there is no intermediate element - heater, and its role is played by pipes, this allows to increase the efficiency of the preheater, while the annular space between coaxially installed pipes is used to heat the liquid, which in turn, allows to increase the area of the heat exchange surface. the quality of the heater coaxial tubes connected to the electrical cable in the proposed sequence, eliminates the use of high temperatures that can cause ignition or decomposition of the heated product during depressurization of the heater.

На фиг, 1 и 2 схематично изображенFIGS. 1 and 2 are schematically depicted.

предложенный подогреватель жидкости дл двух вариантов (различных способов) направлени потока нагретой жидкости.The proposed liquid preheater for two variants (different ways) of directing the flow of the heated liquid.

Подогреватель жидкости содержит корпус 1, снабженный подвод щим патрубкомThe fluid heater includes a housing 1 provided with an inlet pipe.

(не показан) и отвод щим патрубком-2. Внутри корпуса 1 размещен теплообмен- ный элемент, выполненный в виде пар соосно установленных труб из ферромагнитного материала: верхних наружных 3, нижних наружных 4, верхних внутренних 5 и нижних внутренних 6, между которыми образовано кольцевое пространство 7. Внутренн труба 6 выходным участком соединена с отвод щим патрубком 2 корпуса 1.(not shown) and the outlet pipe-2. Inside the housing 1 there is a heat-exchanging element made in the form of pairs of coaxially installed pipes made of ferromagnetic material: upper outer 3, lower outer 4, upper inner 5 and lower inner 6, between which an annular space 7 is formed. outlet pipe 2 housing 1.

Выходной участок верхней внутренней трубы 5 размещен под поплавком 8 в полости стакана 9 с зазором относительно его днища и стенок.The output section of the upper inner tube 5 is located under the float 8 in the cavity of the glass 9 with a gap relative to its bottom and walls.

Наружные патрубки 3 и 4 снабжены периферийным направл ющим щитком 10, установленным с образованием канала -11, подключенного одйим концом к полости корпуса 1, а другим -.к полости стакана 9, днище которого выполнено в виде поплавкаThe outer nozzles 3 and 4 are provided with a peripheral guide plate 10 installed to form a channel -11 connected with one end to the cavity of body 1, and the other to the cavity of cup 9, the bottom of which is made in the form of a float

8, свободно установленного на поверхности нагреваемой жидкости и имеющего центральный канал 12, в котором размещен направл ющим стержень 13. . Шарнирное соединение 14 поплавка 8 и8, freely mounted on the surface of the heated fluid and having a central channel 12, in which the guide rod 13 is placed. Swivel 14 float 8 and

теплообменного элемента может быть закреплено на стенке стакана 9, гибкий герметичный кабель 15 может быть размещен в полости стержн 13. Дл увеличени мощности в корпусе 1 может быть установленthe heat exchange element can be fixed on the wall of the glass 9, the flexible sealed cable 15 can be placed in the cavity of the rod 13. To increase the power in the housing 1 can be installed

еще один дополнительный теплообменный элемент симметрично вертикальной оси, который закреплен аналогично основному.Another additional heat exchange element is symmetrical to the vertical axis, which is fixed similarly to the main one.

Подогреватель снабжен также серьгами 16 дл опускани в корпус 1 и извлечени из последнего в случае использовани подогревател в качестве переносного.The heater is also provided with earrings 16 for lowering into the housing 1 and retrieving from the latter in the case of using the heater as a portable one.

Нижн часть верхней наружной трубы 3 имеет конусообразное расширение книзу 5 17 либо соединена гибким рукавом 18с нижней наружной трубой 4, а теплообменный элемент шарнирно соединен с поплавком 8 и отвод щим патрубком 2 корпуса 1.The lower part of the upper outer pipe 3 has a conical expansion downwards 5 17 or is connected by a flexible sleeve 18c to the lower outer pipe 4, and the heat exchange element is pivotally connected to the float 8 and the discharge pipe 2 of the housing 1.

Подогреватель жидкости работает следующим образом,The liquid heater works as follows

Электроэнергию (переменный ток) подают по фазному проводу кабел 15 к нижней части нижней внутренней трубы 6, последовательно электрически соединенной с верхней внутренней трубой 5, верхней наружной трубой 3, нижней наружной трубой 4 и нулевым проводом кабел 15. При протекании тока по коаксиально расположенным ферромагнитным трубам 5 и 3, 6 и 4 в условно противоположных направлени х, ток концентрируетс в тонком пристеночном слое (скин-эффект), внешнем у внутренних труб 5 и 6 и внутренним у наружных труб 3 и 4. За счет увеличени сопротивлени трубы 3, 4, 5 и 6 нагреваютс и нагревают окружающую их жидкость как в кольцевом зазоре так и, за счет высокой теплопроводности металла, внутри внутренних труб 5 и б и вне наружных труб 3 и 4.Electricity (alternating current) is supplied via the phase conductor of the cable 15 to the lower part of the lower inner tube 6, which is electrically connected in series with the upper inner tube 5, the upper outer tube 3, the lower outer tube 4 and the neutral wire of the cable 15. When current flows through a coaxially arranged ferromagnetic pipes 5 and 3, 6 and 4 in conditionally opposite directions, the current is concentrated in a thin parietal layer (skin effect), external to internal pipes 5 and 6, and internal to external pipes 3 and 4. Due to the increase in resistance Uba 3, 4, 5 and 6 are heated and warmed their surrounding fluid in the annulus and, due to the high thermal conductivity metal, inside the inner tube 5 and is used and outer tubes 3 and 4.

Нагрета жидкость по каналу 11 и кольцевому пространству 7 между трубами 3 и 5, 4 и $ поднимаетс в стакан 9, а по внутренним трубам 5 и 6 опускаетс к патрубку 2. По мере слива жидкости по патрубку 2 стакан 9 опускаемс по стержню 13. Температура жидкости в полости корпуса 1 ниже температуры сливаемой жидкости, что позвол ет сократить потери тепла через стенки корпуса 1.Heated fluid through channel 11 and the annular space 7 between pipes 3 and 5, 4 and $ rises into the cup 9, and through the inner pipes 5 and 6 down to the nozzle 2. As the liquid drains through the nozzle 2, the cup 9 goes down the rod 13. Temperature the fluids in the cavity of the housing 1 are lower than the temperature of the drained fluid, which reduces the heat loss through the walls of the housing 1.

Преимущества предлагаемого устройства заключаютс в том, что в нем отсутствует промежуточное звено - нагреватель, а его роль выполн ют трубы, кольцевое пространство между соосно установленными трубами используетс дл нагрева жидкости . В работе предлагаемого устройства не используютс высокие температуры, в результате чего исключено воспламенение либо разложение обогреваемого продукта.The advantages of the proposed device are that it does not have an intermediate link - a heater, and its role is played by pipes, the annular space between coaxially installed pipes is used to heat the liquid. In the operation of the proposed device, high temperatures are not used, as a result of which ignition or decomposition of the heated product is excluded.

Claims

1. A fluid heater, comprising a housing, provided with inlet and outlet pipes, a float in the form of a glass and placed in the housing cavity;

0 connected to electrical cable. an electric heater made of successively electrically connected movable elements in the form of lower and upper Concentric inner and outer tubes, the cavities inside the inner tubes communicating with the housing cavity, the lower inner tube is connected to the lower end of the discharge pipe, and the upper end of the upper inner tube is located

0 in the cavity of the cup, characterized in that, in order to increase the efficiency and safety of operation, the electrical cable is connected to the lower end of the lower inner tube, the upper end of which

5 is electrically connected to the lower end of the upper inner tube, the upper end of the latter is electrically connected to the upper end of the upper outer tube, the lower end of which is electrically connected to

0 the upper end of the lower outer tube, with the annular channels between all inner and outer tubes connected to the cavity of the housing.

2. The heater according to claim 1, about tl and h a y- 5 c and with the fact that the lower end of the upper

the outer tube is made in the form of a cone,

3. Preheater according to claim 2, characterized in that the outer tubes are connected by means of a flexible hose.