Преимущества и принцип действия индукционных водонагревателей

ПРЕИМУЩЕСТВА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ИНДУКЦИОННЫХ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЕЙ

Н. В. Оболенский, д.т.н., профессор кафедры «Механика и сельскохозяйственные машины», ГБОУ ВПО «Нижегородский государственный инженерно-

экономи-ческий институт»;

Е. Б. Миронов, преподаватель кафедры «Технический сервис», ГБОУ ВПО «Нижегородский государственный инженерно-экономический институт»

Аннотация. При производстве сельскохозяйственной продукции важнейшее значение имеет горячее водоснабжение и отопление. Среди различных электрических источников нагрева особое место занимают индукционные водонагреватели.

Ключевые слова: водонагреватель, электроэнергия, вода, магнитное поле, нагрев, теплоснабжение.

Горячая и теплая вода крайне необходима и применяется практически в любых сферах народного хозяйства. Однако на сегодняшний период времени не существует технологии, которая позволяла бы осуществлять нагрев воды с минимумом затрат. В связи с этим в себестоимости произведённой сельскохозяйственной продукции существенная доля затрат приходится на горячее водоснабжение и отопление.

Поэтому любые прорывные энергосберегающие технологии в теплоэнергетике для получения теплой и горячей воды очень необходимы и важны. По мнению многих специалистов, одной из самых перспективных технологий в сфере нагрева является индукционный нагрев.

Генератор индукционного нагрева - это электромагнитное устройство для нагрева индукционными токами, которые возбуждаются в металле нагревательного элемента переменным магнитным полем. С электротехнической точки зрения индукционный электронагреватель представляет собой трансформатор, состоящий из первичной обмотки и специальной вторичной обмотки в виде труб. Металл нагревательного элемента под воздействием магнитного поля, создаваемого катушками, нагревается и передает теплоту теплоносителю, которым может быть в различных случаях вода, масло, антифриз, газы, сыпучие, несыпучие вещества и т.д. Принцип действия индукционного нагрева показан на рис. 1 [1].

теплоноситель

Рис. 1. Принцип действия индукционного нагрева

Такое стандартное индукционное устройство с успехом может быть использовано в любых системах отопления и горячего водоснабжения. Устройство содержит индукционный нагреватель, включающий магнитопроводную цилиндрическую емкость с входным и выходным патрубками, наружные и внутренние индукционные обмотки,

цилиндрические и круговые распределители потока жидкости, изоляционные прокладки, магнитопроводный экран.

Для управления нагревом в состав устройства входят выпрямитель переменного тока и инвертор, последовательно соединенные друг с другом и с индукционным нагревателем. Инвертор также соединен с его блоком управления, узлом контроля температуры, к которому подключены термодатчики, блоком управления насосом и самим насосом. Устройство обеспечивает высокий коэффициент мощности, быстрый и экономичный нагрев воды.

Принципиальная схема системы отопления с применением индукционного водонагревателя показана на рис. 2.

Рис. 2. Схема подключения индукционного водонагревателя к системе отопления:

1 - индукционный нагреватель; 2 - верхняя разводка труб; 3 - нижняя разводка труб; 4 - ограждение; 5 - бак расширительный; 6 - воронка; 7 - термопреобразователь сопротивления

В такой системе нет элементов, подверженных износу, и срок службы аппарата определяется практически только сроком службы электромагнитной катушки. Индукционный нагреватель применяется в замкнутых системах теплоснабжения, в которых в качестве теплоносителя, как правило, применяется вода.

Индукционные нагреватели имеют КПД = 98 % [4], и по ряду свойств они существенно превосходят тэно-вые и электродные нагреватели.

Промышленность (различные фирмы) предлагает множество вариантов индукционных подогревателей, наибольший интерес из которых представляют:

1. Индуктивно-кондуктивный электронагреватель «Гейзер» (рис. 3), предназначающийся для использования в автономных системах отопления, горячего водоснабжения и технологических процессах, связанных с нагревом промежуточного теплоносителя. Нагреватель снабжается системой автоматического контроля и управления [4].

Рис. 3. Индуктивно-кондуктивный электронагреватель

«Г ейзер»

Сферой применения этих электронагревателей являются:

- автономные системы отопления жилых зданий, объектов социально-бытового назначения, административных и промышленных зданий и сооружений;

- автономные системы горячего водоснабжения;

- теплоснабжение технологических процессов, связанных с нагревом промежуточного теплоносителя.

Таблица 1. - Характеристики электронагревателей «Гейзер»

Тип, наименование, ед. изм. Мощность установленная, кВт Тепловая мощность, Гкал/ч Частота тока, Г ц Масса (без воды), кг

«Г ейзер - 5» 4,5 0,00385 50 35

«Гейзер - 10» 10 0,00865 50 70

«Гейзер - 15» 15 0,0129 50 75

«Г ейзер - 20» 20 0,0172 50 85

«Гейзер - 25» 25 0,0215 50 90

«Гейзер - 50» 50 0,043 50 240

«Гейзер - 100» 100 0,086 50 360

«Гейзер - 250» 250 0,21 50 860

2. Индукционный котел ВИН (рис. 4), представляющий собой очень надежный и простой нагреватель жидкости, который может работать без замены элементов на протяжении десятков лет, что очень выгодно для индивидуальных систем отопления. Индукционные котлы ВИН экономичнее тэновых на 40...50 % . Экономичность индукционных котлов проверена практикой монтажа и эксплуатации на протяжении более 5 лет. Экономичность и надежность обеспечиваются более простой и прочной конструкцией. Мощность индукционного котла зависит от требуемой температуры и объёма нагреваемой среды (на-

пример, жидкости) и может выбираться автоматикой в зависимости от изменения погодных условий [2].

Рис. 4. Индукционный котел ВИН

Таблица 2. - Характеристики индукционных котлов ВИН

Модель ВИН Мощность, кВт Обогреваемый объем помещения, куб.м. Частота тока, Г ц Масса, кг

ВИН-3 3 90.. 140 50 25

ВИН-5 5 180.. 240 50 27

ВИН-7 7 270. 340 50 27

ВИН-7 7 270. 340 50 75

ВИН-10 10 400. 480 50 75

ВИН-15 15 550. 700 50 75

ВИН-20 20 800. 900 50 100

ВИН-25 25 900. 1100 50 100

ВИН-30 30 1200. .1400 50 190

ВИН-35 35 1300. .1600 50 190

ВИН-40 40 1600. .1900 50 190

ВИН-50 50 2000. 2200 50 270

ВИН-100 100 3500. .4100 50 470

3. Индукционные котлы БЛУ (рис. 5), предназначаются для использования в автономных системах отопления, горячего водоснабжения в технологических процессах, связанных с нагревом промежуточного теплоносителя.

Рис. 5. Индукционный котел БЛУ

Создание индукционного электрокотла «БЛУ» позволило расширить границы применения электронагрева, увеличить срок службы, повысить уровень электро- и пожаробезопасности, исключить необходимость межсезонного и профилактического обслуживания оборудования. Нагреватель снабжается системой автоматического контроля и управления [3].

Как видно из табл. 1.3, взятых из информационных источников [1.4], индукционные водонагреватели при одинаковой потребляемой мощности имеют существенные различия по массе и тепловой мощности. Это объясняется в первую очередь их конструкционным исполнением.

При постоянном росте цен на источники энергии (газ, нефть и т.д.) всё большим спросом пользуются электрические источники нагрева, одним из перспективных видов которых могут быть индукционные водонагреватели

при условии сопоставления в их пользу удельного энергопотребления по сравнению с широко применяемыми тэно-выми и электродными подогревателями.

Таблица 3. - Характеристики индукционных котлов

«БЛУ»

Тип, наименование Мощность потребляемая, кВт Тепло- вая мощ- ность Ккал/ч Обогреваемый объем помещения, 3 м Час- тота тока, Гц Масса, кг

«БЛУ 2,5» 2,5 2100 80.100 50 23

«БЛУ 3,5» 3,5 2850 100.150 50 25

«БЛУ 5» 5 4250 150.200 50 27

«БЛУ 7» 7 5900 200.300 50 51

«БЛУ 10» 10 8500 300.450 50 54

«БЛУ 15» 15 12800 450.600 50 70

«БЛУ 20» 20 16900 600.800 50 75

«БЛУ 30» 30 25500 1000.1200 50 130

«БЛУ 60» 60 50500 1200.1400 50 250

«БЛУ 100» 100 85000 3000.4500 50 300

С целью разрешения названной проблемы нами выполняются исследования на тему: «Повышение эффективности функционирования в технологических процессах сельскохозяйственных производств индукционных подогревателей воды путём обоснования их оптимальных режимов работы».

Литература

1. Ыете^ http://promteh.urf.ru

2. Ыете^ http://vinteplo.ru

3. Internet: http://www.savenergy.ru

4. Internet: http://www.npptt.ru/elektro-geizer

ADVANTAGES AND THE PRINCIPLE OF ACTION INDUCTION WATER HEATERS

N. V. Obolensky, the doctor of technical sciences, the professor of the chair “Mechanics and agricultural cars”, the Nizhniy Novgorod State engineering-economic Institute;

E. B. Mironov, the teacher of the chair “Technical service”, the Nizhniy Novgorod State engineering-economic Institute.

Annotation. By manufacture of agricultural production the major value has hot water supply and heating. Among various electric sources of heating the special seat is borrowed with induction water heaters.

Keywords: a water heater, the electric power, water, a magnetic field, heating, a heat supply.

СРЕДСТВА И ПРОГРАММА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭЛЕКТРОДНЫХ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ ВОДЫ

Н. В. Оболенский, д.т.н., профессор кафедры «Механика и сельскохозяйственные машины» ГБОУ ВПО «Нижегородский государственный инженерно-экономический институт»;

С. Б. Красиков, директор ГБОУ НПО «Профессиональный лицей № 41»

Аннотация. Расширены возможности уникального стенда, созданного в НГИЭИ, за счет введения в его