SU942263A1 - Электронагревательное устройство дл нагрева потока газа - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротер— ' мии и может быть использовано для высокотемпературного нагрева газа (воздуха) в металлургических и химико-термических процессах в атомной энергетике, при проведении исследований по созданию авиационной и ракетной техники и т. ц.

Известно электронагревательное устройство для нагрева газа, содержащее корпус, внутри которого перпендикулярно ₁₀ направлению потока газа, установлены ряды резистивных электронагревателей f .

Недостатком этой конструкции является невысокая интенсивность теплоотдачи/ Поскольку при невысокой интенсивности .,5 теплоотдачи между нагревателем и газом устанавливается весьма существенный температурный перепад, то ограничение температуры нагревателя (предельно допустимое значение) не позволяет исполь— 20 зовать эту конструкцию для нагрева газа более 600°С. Кроме того, при конвективном теплосъеме неизбежны появления аэродинамически затененных участков нагре— вателя, что снижает надежность работы устройства. В связи с этим габариты этого электронагревательного устройства определяются не только конструктивными размерами нагревателя и их размещением,' но и условиями раздачи газового потока, что не позволяет существенно снижать габариты, поскольку это, как правило, приводит к увеличению неравномерности газового потока по сечению электронагревательного устройства.

Известны электронагревательные устройства для нагрева потока газа, в которых внутри корпуса перпендикулярно направлению потока газа с перекрытием сечения корпуса установлен набор резистивных ’электронагревателей из пористого токопроводящего материала, например металлизированного волокна, и чередующиеся с ними и установленные эквидистантно Пористые теплопроводные элементы, в которых происходит выравнивание температуры газа£2].

Недостатком известной конструкции является невозможность подбора электро—

942263 4 проводного материала с равномерной пористостью. Неравномерная пористость приводит к появлению локальных перегревов. При этом следует отметить, что в местах с меньшей пористостью происходит 5 увеличение выделяемой мощности (на единицу объема) и уменьшение теплосъема за счет локального уменьшения расхода газа. Наличие локальных перегревов обуславливает необходимость ориентироваться Ю на наиболее горячие места нагревателя при разработке устройств, что ограничивает температуру нагрева газа.

Кроме того, пористые материалы обладают, как правило, небольшим удельным 15 электрическим сопротивлением и для включения такого нагревателя в сеть требуется либо дополнительное сопротивление, либо трансформатор, что во многих случаях приводит к уменьшению эффективное—го ти установок, к увеличению их габаритов, к неудобствам в эксплуатации.

Цель изобретения - повышение, надежности устройства и упрощение его эксплуатации. 25

Цель достигается тем, что теплопроводные элементы установлены с зазором' от электронагревателей и выполнены из материала δ высокой степенью черноты, например пористого молибдена. ₃q

При этом повышается надёжность работы устройства, упрощается его эксплуатация, а путем подбора материалов натре-, вателя и теплопроводного элемента повысится температурный предел нагрева газа.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий виц; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.*

Устройство для нагрева газа содержит корпус 1, внутри которого установлен ₄₀ набор резистивных нагревателей 2 в виде зигзагообразного пруткового элемента из металла, например вольфрама, перпендикулярно к направлению потока газа. Между рядами нагревателей 2 установив- ₄₅ ны пористые теплопроводные элементы (экраны ) 3, которые установлены с перекрытием всего сечения корпуса 1 и выполнены из материала с высокой теплопроводностью и степенью черноты, на- , пример пористого молибдена, что позволя—' ет поддерживать температуру теплопроводных элементов, достаточно близкой к температуре нагревателей 2.

Устройство работает следующим образом.

С помощью побудителя расхода, например вентилятором, подают поток газа через устройство и включают нагреватели (2), которые создают интенсивную теплоотдачу излучением на элементы 3.

Передача тепла на элементы 3 не зависит от аэродинамических условий, т. е. от неравномерности скорости газа по сечению корпуса 1. При локальном уменьшении скорости увеличивается (локально) тепловой поток от нагревателя 2 к элементу 3, что приводит к выравниванию температуры элемента 3.

Воздух, проходя через пористые элементы 3, нагревается путем конвективной теплоотдачи во внутренних каналах (порах) элементов 3. При этом реализуется принцип пористого нагрева, который позволяет поддерживать температуру газа, достаточно близкой к температуре пористого элемента 3, нагретого излучением высокотемпературного нагревателя 2.

Кроме того, высокая теплопроводность материала пористых элементов, обеспечивает отток тепла от мест с пониженными скоростями газа.

При нагреве газа до 1000° С температура нагревателей не превышает ИОСРс, которая является допустимой для традиционно применяемых сплавов сопротивления (нихрома и т. ц.).

При нагреве инертных газов температура значительно повышается за счет подбора материалов нагревателей (молибден, вольфрам и т. ц.) и материалов теплопроводных элементов (пористые металлы, пористая металлокерамика и т. д.).

Claims (2)

1. (54) ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА ПОТОКА ГАЗА Изобретение относитс  к электротер- мии и может быть использовано дл  высо котемпературного нагрева газа (возоуха) в металлургических и химико-термических Процессах в атомной энергетике, при проведении исследований по созданию авиационной и ракетной техники и т. ц. Известно электронагревательное устройство дл  нагрева газа, содержащее корпус, внутри которого перпендикул рно направлению потока газа, установлены р ды резистивных электронагревателей f Недостатком этой конструкции  вл етс  невысока  интенсивность теплоотдачи.; Поскольку при невысокой интенсивности теплоотдачи между нагревателем и газом устанавливаетс  весьма существенный температурный перепад, то ограничение температуры нагревател  (предельно допустимое значение) не позвол ет использовать эту конструкцию дл  нагрева газа более 6ОО С. Кроме того, при конвективном теплосъеме неизбежны по влени  аэроцинамически затененных участков нагре вател , что снижает надежность работы устройства. В св зи с этим габариты этого электронагревательного устройства определ ютс  не только конструктивными размерами нагревател  и их размещением, но и услови ми раздачи газового потока, что не позвол ет существенно снижать габариты, поскольку это, как правило, приводит к увеличению неравномерности газового потока по сечению электронагревательного устройства. Известны электронагревательные устройства дл  нагрева потока газа, в которых внутри корпуса перпендикул рно на- правлению потока газа с перекрытием сечени  корпуса установлен набор резнстивных электронагревателей из пористого токопрслвод щего материала, например металлизированного волокна, и чередующиес  с ними и установленные эквидистантноПористые теплопроводные элементы, в которых происходит выравнивание температуры . Недостатком известной конструкции  вл етс  невозможность подбора электро- провоаиого маториала с равномерной пористостью . Неравномерна  пористость приводит к по влению локальных перегревов . При этом следует отметить, что в местах с меньшей пористостью происходит увеличение выдел емой мощности (на единицу объема) и уменьшение теплосъема за счет локального уменьшени  расхода газа. Наличие локальных перегревов обуславливает необходимость ориенги-роватьс  на наиболее гор чие места нагревател  при разработке устройств, что ограничивает температуру нагрева газа. Кроме того, пористые материалы обладают , как правило, небольшим удельным электрическим сопротивлением и дл  вклю чени  такого нагревател  Ё сеть требуетс  либо дополнительное сопротивление, либо трансформатор, что во многих случа х приводит к уменьшению эффективное- ти установок, к увеличению их габаритов, к неудобствам в эксплуатации. Цель изобретени  - повышение, надежности устройства и упрощение его эксплуатации . Цель достигаетс  тем, что теплопроводные элементы установлены с зазором от электронагревателей и выполнены из материала Ь высокой степенью черноты например пористого молибдена. При этом повышаетс  надёжность работы устройства, упрощаетс  его эксплуа таци , а путем подбора материалов нагре вател  и теплопроводного элемента повыситс  температурный предел нагрева газа На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Устройство дл  нагрева газа содержит корпус 1, внутри которого установлен набор резистивных нагревателей 2 в виде зигзагообразного пруткового элемента из металла, например вольфрама, перпендикул рно к направлению потока газа. Между р дами нагревателей 2 установлены пористые теплопроводные элементы (экраны ) 3, которые установлены с перекрытием всего сечени  корпуса 1 и выполнены из материала с высокой теплопроводностью и степенью черноты, например пористого молибдена, что позвол  ет поддерживать температуру теплопровод ных элементов, достаточно близкой к температуре нагревателей 2. Устройство работает следующим образом . С помощью побудител  расхода, напри мер вентил тором, подают поток газа через устройство и включают нагреватели 4 ( 2), которые создают интенсивную теплоотдачу излучением на элементы 3, Передача тепла на элементы 3 не зависит от аэродинамических условий, т. е. от неравномерности скорости газа по сечению корпуса 1. При локальном уменьшении скорости увеличиваетс  (локально ) тепловой поток от нагревател  2 к элементу 3, что приводит к выравниванию температуры элемента 3. Воздух, проход  через пористые элементы 3, нагреваетс  путем конвектив;ной теплоотдачи во внутренних каналах (порах) элементов 3, При этом реализуетс  принцип пористого нагрева, который позвол ет поддерживать температуру газа , достаточно близкой к температуре пористого элемента 3, нагретого излучением высокотемпературного нагревател  2.. Кроме того, высока  теплопроводность материала пористых элементов, обеспечивает отток тепла от мест с пониженными скорост ми газа. При нагреве газа до температура нагревателей не превышает ИОсРс,котора   вл етс  допустимой од  традиционно примен емых сплавов сопротивлени  (нихрома и т. д.). При нагреве инертных газов температура значительно повышаетс  за счет подбора материалоь нагревателей (молибден, вольфрам и т. д.) и материалов теплопроводных элементов (пористые металлы, пориста  металлокерамика и т. ц.). Формула изобретени  Электронагревательное устройство ол  нагрева потока газа, содержащее корпус внутри которого перпендикул рно направлению потока газа установлен набор из электронагревателей и чередующихс  с ними установленных эквидистантно и с перекрытием сечени  корпуса пористых теплопровооных элементов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности устройства и упрощени  эксппуатации , теплопроводные элементы установлены с зазором от электронагревателей и выполнены из материала с высокой степенью черноты, например пористого молибцена . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Электротермическое оборудование. Справочник. 1967, с. 199.
2. 2.За вка Франции N 2184039, кл. Н 05 В 3/40, 1974.

   i/z.f

   У.

   -А

   /

   IE/