Нагреватель

Полезная модель относится к устройствам для нагрева жидкости и газа, и может быть использовано в системах отопления зданий и сооружений, транспортных средств, подогрева воды для производственных и бытовых нужд.
Известны нагреватели сжатого воздуха и газов производителя Sinus-Jevi (Нидерланды).
Известные устройства содержат оболочку, выполненную из цилиндрической трубы, на одном конце которой приварен фланец, а второй конец закрыт заглушкой. На цилиндрической поверхности оболочки, на противоположных ее концах, приварены входной и выходной штуцеры. Со стороны фланца на оболочку установлена крышка, в которую вставлены несколько U-образных ТЭНов (3 и более). Производитель предлагает широкую номенклатуру нагревателей описанного типа, отличающихся диаметром и длинной оболочки, а так же количеством ТЭНов и их мощностью.
Описанный нагреватель имеет ряд недостатков:
в нагревателе используются ТЭНы диаметром 8,5-10 мм, при этом их суммарная площадь является незначительной для эффективного нагрева воздуха;
затруднен процесс чистки ТЭНов при техническом обслуживании, поскольку используются U-образные ТЭНы, расположенные в непосредственной близости друг к другу;
нагреватели изготавливаются за границей (Нидерланды), и ввозятся в Россию за волюту, с чем связана относительно высокая их стоимость.
Известен вихревой нагреватель по российскому патенту RU 2129689 С1 заявка 98105584/06 от 06.04.1998 г.
Известное устройство содержит первую оболочку, с одного торца которой установлен ускоритель движения жидкости, выполненный в виде циклона, входной патрубок которого предназначен для подключения к насосу, и выходной патрубок. Помимо этого нагреватель снабжен дополнительной оболочкой, расположенной вокруг первой, по крайней мере одним спиралевидным каналом, расположенным между оболочками, и средством, обеспечивающим подачу жидкости из первой оболочки в спиралевидный канал, а выходной патрубок расположен на дополнительной оболочке со стороны ускорителя движения жидкости. Средство, обеспечивающее подачу жидкости из первой оболочки в спиралевидный канал, выполнено в идее щелей в первой оболочке, расположенных в ее конце противоположном ускорителю движения жидкости. Спиралевидные каналы образованы стальной лентой, навитой на первую оболочку с заданным шагом. Нагреватель снабжен шнековыми завихрителями, расположенными в первой оболочке на заданном расстоянии от ускорителя движения жидкости.
Описанный вихревой нагреватель принят в качестве прототипа.
Описанный вихревой нагреватель имеет ряд недостатков:
для значительного нагрева жидкости, например на 80°С и выше, необходимо поддерживать давление жидкости в нагревателе более 10 МПа, а так же ее расход более 500 л/мин. В противном случае нагрев жидкости будет несущественным. При этом часто на практике требуются значительно меньшие давление и расход жидкости, а так же требуется регулирование ее потока при сохранении постоянной ее температуры. Таким образом, область применения данного вихревого нагревателя крайне ограничена;
принцип работы описанного нагревателя основан на условной несжимаемости жидкости и взаимном трении ее молекул. При этом в нагревателе невозможно нагревать газ, т.к. он сжимается при повышении давления, и спиралевидный канал и шнековые завихрители не будут оказывать влияния на его температуру.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание нагревателя, позволяющего эффективно работать с жидкостями и газами (далее среда) при пониженном давлении, от 0,05 МПа и их расходе от 1 л/мин. При этом он должен иметь относительно низкую стоимость.
Технический результат достигается тем, что нагреватель, содержит первую оболочку, входной и выходной патрубки, дополнительную оболочку, расположенную вокруг первой, спиралевидный канал, расположенный между оболочками, щели, расположенные в конце первой оболочки, шнековые завихрители, расположенные в первой оболочке, при этом в качестве источника тепла внутри первой оболочки по оси установлен ТЭН с шнековыми завихрителями, закрепленными на его наружной поверхности.
Предлагаемая полезная модель поясняется рисунком:
фиг. - общий вид нагревателя.
Таким образом, на приведенной фигуре показано устройство нагревателя и его основных узлов, где:
1 - ТЭН; 2 - шнековые завихрители; 3 - первая оболочка; 4 - дополнительная оболочка; 5- спиралевидный канал; 6 - входной штуцер; 7 - выходной штуцер; 8 - щель; 9 - теплоизоляция; 10 - гайка; 11 - набивка; 12 - контактный стержень; 13 - защитный кожух.
Основным рабочим элементом нагревателя является ТЭН 1, снабженный шнековыми завихрителями 2, вставленный в первую оболочку 3, представляющую собой цилиндрическую трубу. ТЭН фиксируется в первой оболочке гайками 10. Уплотнение ТЭНа в гайке осуществляется термостойкой набивкой 11.
Поверх первой оболочки установлена дополнительная оболочка 4, которая так же является цилиндрической трубой. Между оболочками расположен спиралевидный канал 5, образованный стальной лентой.
Нагреватель имеет входной 6 и выходной 7 присоединительные штуцеры, предназначенные соответственно для подвода холодной и отвода нагретой среды. Входной штуцер установлен на первой оболочке, а выходной на дополнительной оболочке.
Среда последовательно проходит полость А, находящуюся между поверхностью ТЭНа и первой оболочкой и полость Б, находящуюся между первой оболочкой и дополнительной оболочкой через щель 8.
Для уменьшения тепловых потерь поверхность нагревателя покрыта слоем теплоизоляции 9.
Для предотвращения воздействия электрического тока на обслуживающий персонал и попадания посторонних предметов на контактный стержень 12 ТЭНа, на гайку 10 установлен защитный кожух 13.
Работа нагревателя происходит следующим образом.
Среда через входной штуцер 6 подается в полость А, после чего проходит через шнековые завихрители 2 по всей длине ТЭНа и через щель 8 перемещается в полость Б. Далее среда проходит через спиралевидный канал 5 по всей длине снаружи первой оболочки 3, дополнительно нагреваясь, и выходит через выходной штуцер 7.
Для прохождения и нагрева среды не требуется большого давления, которое необходимо только для преодоления сопротивления аппарата, и не превышает 0,02-0,03 МПа. Таким образом, в сравнении с прототипом заявленный нагреватель имеет возможность работы с жидкостью и газом при пониженных давлении (от 0,05 МПа) и расходе (от 1 л/мин). При этом стоимость нагревателя в несколько раз ниже, чем нагреватели компании Sinus-Jevi.
Нагреватель описанной конструкции испытан на предприятии АО «НИИПМ» (г. Пермь), показал свою работоспособность и эффективность.