ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ-КОНВЕКТОР

Заявляемая полезная модель относится к электротехнике,, в частности, к бытовым электрическим нагревателям, которые могут использоваться для обогрева жилых помещений, а также любых других помещений, где требуется поддерживать температуру.
Известен электрический нагреватель-конвектор (Патент РФ 2074523, опубликован 27.09.1997), содержащий корпус с отверстиями в нижней и верхней частях для прохода воздуха, внутри которого с зазором установлен каркас с нагревательным элементом, снабженным токоподводом. Нагревательный элемент выполнен в виде углеродной ленты, уложенной электроизолированно от каркаса с заданным шагом и переплетенной скрепляющей стеклянной лентой для фиксации положения, а токоподвод выполнен из фольги.
Недостатком известной конструкции является низкая эффективность теплообмена, низкая надежность формирования тепловых воздушных потоков.
Наиболее близким аналогом к заявляемой конструкции, является электронагреватель-конвектор (Патент РФ 67373, опубликован 10.10.2007), содержащий корпус с отверстиями в нижней и верхней частях для прохода воздуха, внутри которого с зазором установлен нагревательный элемент, снабженный токоподводом. Корпус с двумя держателями состоит из скрепленных друг с другом передней и задней панели и двух боковых торцовых крышек, скрепленных с панелями, нагревательный элемент выполнен из трубчатого электронагревателя (ТЭНа), размещенного путем обжатия между по крайней мере двух прямоугольных излучающих скрепленных между собой пластин с односторонним оребрением и закрепленных на внутренней поверхности задней панели корпуса, при этом на передней панели корпуса снизу выполнены воздухозаборные прямоугольные отверстия, а вверху размещены горизонтальные воздуховыпускные отверстия.
Недостатком известной конструкции также являются низкая эффективность теплообмена, низкая надежность формирования тепловых воздушных потоков.
Целью заявляемой полезной модели является устранение перечисленных недостатков для достижения таких технических результатов, как повышение эффективности теплообмена и надежности формирования тепловых воздушных потоков.
Поставленная цель достигается следующим образом: разработан электронагреватель-конвектор, содержащий металлический корпус, состоящий из тыльного металлического короба, имеющего в нижней части отверстия забора воздуха, с фронтальным металлическим кожухом, имеющим воздуховыпускное окно в его верхней части, внутри металлического корпуса установлен нагревательный элемент с токоподводом, расположенный в нижней части корпуса, при этом тыльный металлический короб имеет скошенную под 45±7° верхнюю грань, формирующую отражатель воздушного потока, наклоненный в направлении воздуховыпускного окна, при этом высота от его нижней грани корпуса до середины выпускного окна металлического кожуха составляет 320 мм, ширина корпуса от его задней грани до фронтального металлического кожуха составляет 65 мм, длина металлического корпуса составляет 400 мм; с разбросом всех указанных размеров ±15%.
Электронагреватель-конвектор, в частности, может характеризоваться тем, что высота выпускного окна составляет 850±15% мм.
Электронагреватель-конвектор, в частности, может характеризоваться тем, что дополнительно содержит блок управления нагревательным элементом, помещенный внутрь корпуса.
Электронагреватель-конвектор, в частности, может характеризоваться тем, что блок управления нагревательным элементом защищен от самого нагревательного элемента металлическим экраном.
Электронагреватель-конвектор, в частности, может характеризоваться тем, что корпус дополнительно снабжен вентиляционными отверстиями, расположенными в боковой грани со стороны блока управления нагревательным элементом.
Электронагреватель-конвектор, в частности, может характеризоваться тем, что корпус на нижней грани дополнительно содержит опорные ролики.
Электронагреватель-конвектор, в частности, может характеризоваться тем, что дополнительно содержит ручку для переноски.
Электронагреватель-конвектор, в частности, может характеризоваться тем, что нагревательный элемент представляет собой комплект радиаторных пластин, закрепленных на оси электронагревателя.
Электронагреватель-конвектор, в частности, может характеризоваться тем, что дополнительно содержит на тыльной стороне конструкции крепежный элемент для установки непосредственно к стене помещения.
Электронагреватель-конвектор, в частности, может характеризоваться тем, что отверстия для забора воздуха выполнены в виде щелевых прорезей нижней грани корпуса.
Электронагреватель-конвектор, в частности, может характеризоваться тем, что воздуховыпускное окно закрыто защитной сеткой.
Электронагреватель-конвектор, в частности, может характеризоваться тем, что воздуховыпускное окно сформировано сетью щелевых прорезей фронтального кожуха.
На Фиг. 1 и 2 представлены стилизованные изображения общего вида (вид спереди и вид сзади), на Фиг. 3 представлено символическое изображение заявляемой полезной модели в разрезе с демонстрацией условных потоков нагретого воздуха, где цифрами обозначено следующее:
1. Тыльный металлический короб.
2. Отверстия забора воздуха.
3. Фронтальный металлический кожух.
4. Воздуховыпускное окно.
5. Нагревательный элемент.
6. Скошенная под 45° верхняя грань.
7. Поток нагретого воздуха.
8. Высота от нижней грани корпуса до середины выпускного окна металлического кожуха.
9. Ширина корпуса от его задней грани до фронтального металлического кожуха.
10. Длина металлического корпуса.
Представленный на чертежах электронагреватель-конвектор устроен следующим образом.
Тыльный металлический короб 1 со скошенной под 45° верхней гранью, с отверстиями забора воздуха 2, выполненными, например, в виде щелевых прорезей нижней грани корпуса, соединен с фронтальным металлическим кожухом 3 с воздуховыпускным окном 4, возможно, например, закрытым защитной сеткой или сформированной сетью щелевых прорезей фронтального кожуха, высота которого может составлять 850±15% мм. Нагревательный элемент 5, который может представлять собой комплект радиаторных пластин, закрепленных на оси электронагревателя, расположен внутри и может дополнительно содержать блок управления, помещенный внутрь корпуса и защищенный от самого нагревательного элемента металлическим экраном. Также корпус может дополнительно содержать вентиляционные отверстия, расположенные в боковой грани со стороны блока управления нагревательным элементом, а на тыльной стороне конструкции возможно размещение крепежных элементов для установки непосредственно к стене помещения.
Представленный на чертежах электронагреватель-конвектор действует следующим образом.
Передача тепловой энергии от более нагретого тела, в данном случае это нагревательный элемент 5, к менее нагретому, например отопляемому помещению, может осуществляться, в частности, при помощи теплообмена. Эффективность теплообмена может определяться, например, тепловыми воздушными потоками, в процессе формирования потока нагретого воздуха 7. В заявляемой полезной модели эффективность теплообмена и надежность формирования тепловых воздушных потоков зависит от геометрической конфигурации электронагревателя, формирующей тягу воздуховода. Известно, что тяга воздуховода пропорциональна его геометрическим размерам - поперечному сечению к высоте. В данном случае это ширина корпуса от его задней грани до фронтального металлического кожуха 9 с длиной металлического корпуса 10 и высота от нижней грани корпуса до середины выпускного окна металлического кожуха 8. По известной формуле поток воздуха за счет тяги может быть подсчитан следующим образом:
,
где (в единицах СИ):
3
Q - поток воздуха, м/с;
2
А - площадь сечения трубы, м;
С - коэффициент, вводимый из-за трения (обычно берутся значения от 0,65 до 0,70);
2
g - ускорение свободного падения, 9,807 м/с;
h - высота трубы, м;
i
T - средняя внутренняя температура, К;
0
Т - абсолютная внешняя температура, К.
Принимая во внимание параметры заявляемой полезной модели и допуская начальную температуру 10°С, температуру нагревательного элемента 100°С, получаем:
3
3
3
Вычисленное значение 0,021 (м/с) приблизительно соответствует потоку в 1,3 м в минуту. При объеме комнаты около 30 м полный прогон воздуха в комнате приблизительно должен произойти за 23 минуты. Комфортное значение температуры нагревательного элемента около 100°С позволяет, с одной стороны, достаточно быстро прогреть помещение, а с другой стороны, не выжигает кислород, сохраняя комфортную обстановку в комнате. Кроме того, в целях улучшения подачи воздуха, непосредственно в вертикальном направлении, в частности, на находящихся в помещении людей, предусмотрена скошенная под 45° верхняя грань, отражающая поднимающийся вертикально вверх от нагревательного элемента 5 поток нагретого воздуха 7.
Многочисленные практические замеры показали - нагрев воздуха в такой комнате до нормальной комнатной температуры (при хорошей герметизации комнаты от улицы, в частности, с пластиковыми окнами) осуществлялся обычно за 15-30 минут.
Дополнительно корпус может содержать на нижней грани опорные ролики, а также ручку для переноски, предназначенные для удобства перемещения конвектора по отапливаемому помещению.
2
Таким образом, практика и теоретические расчеты показывают, что такие соотношения размеров обеспечивают оптимальный эффективный теплообмен воздуха в помещении и нагрев небольшой комнаты (например, 12 м) в течение около двадцати минут, а размеры выпускного окна и величина угла наклона определяют надежность формирования теплового воздушного потока вверх и прямо - непосредственно в сторону потребителя, находящегося в такой комнате. Что и позволяет достичь заявляемых технических результатов, а именно повышение эффективности теплообмена и надежности формирования тепловых воздушных потоков.
Промышленная применимость.
Заявляемый электронагреватель-конвектор может быть изготовлен на специализированных предприятиях промышленности. Подходит для использования в отопительный сезон как средство дополнительного обогрева, либо также может широко применяться в качестве единственного источника тепла, например, на дачах, в гаражах и т.д.