ЭЛЕКТРОКАЛОРИФЕР

Заявляемая полезная модель электрокалорифера относится к области отопительной техники и может быть использована для обогрева воздуха в необогреваемых, преимущественно нежилых помещениях (гаражи, склады и т.д.).
Известен аналог заявляемого технического решения, например, центробежный вентилятор, описанный в патенте на изобретение РФ №2050473, МПК 7 F04D 17/08, F24H 3/06, опубликовано 20.12.1995 г., используемый для подогрева воздуха в помещениях, содержащий корпус с нагнетательным патрубком, установленное в корпусе рабочее колесо с лопатками, электронагревательные элементы, выполненные в виде пластин, установленных пакетами вдоль потока в выходном воздуховоде, причем первый пакет пластин расположен на расстоянии от нагнетательного патрубка не более 0,25 ширины патрубка, пластины имеют длину не менее двух хорд лопаток рабочего колеса, а расстояние между пластинами в пакете не менее 0,1 длины пластины. Недостатком данного устройства является то, что применяемые в нем электронагревательные пластины имеют высокую температуру, что приводит к «выжиганию» кислорода в помещении. Кроме того, применение звукопоглощающих материалов приводит к появлению в воздухе микрочастиц звукопоглощающего волокна, опасного для здоровья людей (звукопоглощающие материалы со временем и в условиях повышенных температур и вибрации разрушаются).
Известен также воздухонагреватель, описанный в патенте РФ на изобретение №2112182, МПК 7 F24H 3/02 (опубликовано 27.05.1998 г.), содержащий корпус, нагнетатель воздуха, помещенный в корпус нагревательный элемент, состоящий из патрубка, заполненного материалом, пропускающим воздух, и ограниченного по краям решетками. Патрубок и
нагнетатель соединяет кольцевой соединительный теплоизолятор. Недостатком устройства является относительно высокое давление в нагнетателе воздуха, необходимое для того, чтобы нагреть до достаточной температуры нагревательный элемент. Кроме того, нагревательный элемент имеет высокое сопротивление продуваемому через него воздуху, что ограничивает срок службы вентилятора.
В качестве устройства - прототипа, как наиболее близкого к заявляемому техническому решению, выбран электрообогреватель, описанный в патенте РФ на изобретение №2241914, МПК 7 F24H 3/04) опубликован 10.12.2004 г.), содержащий корпус с двумя отверстиями для входа и выхода воздуха, расположенными на противоположных концах, внутри корпуса помещен вентилятор и электронагревательный элемент и расположенный на корпусе с внешней стороны регулятор мощности тока, причем корпус выполнен удлиненным в виде полой трубы с теплоизоляцией на наружной поверхности, с отражающей внутренней поверхностью. Недостатком прототипа является неэффективный съем тепла с электронагревательного элемента, поскольку в указанной конструкции возможна рециркуляция потока воздуха между концами лопаток вентилятора и стенками трубы за счет зазора, что может приводить к перегреванию электронагревательного элемента и выходу его из строя (рециркуляция потока воздуха возникает за счет разности давлений за и перед вентилятором и наличия зазора между лопатками вентилятора и стенками трубы).
Задачей, решаемой заявляемым техническим решением, является повышение тепловой эффективности электрокалорифера за счет снижения рециркуляции воздушного потока и улучшения обдува электронагревательных элементов. Достигается это тем, что:
- крышка корпуса электрокалорифера выполнена  - образной формы так, что между ее горизонтальной поверхностью и верхней поверхностью кожуха образована замкнутая полость;
- в плоскости вращения лопастей вентилятора между днищем и крышкой корпуса жестко установлена поперечная перегородка с круглым отверстием,
центр которого расположен на осевой линии вентилятора, разделяющая корпус на входную и выходную камеры, при этом диаметр отверстия перегородки составляет 1,02-1,04d, где d - диаметр лопастей вентилятора;
п
в
в
к
эн
к
эн
- отношение площади отверстия поперечной перегородки S к площади выхода воздуха S составляет величину 1,02 - 1,05, где S=S-S, S - площадь проходного поперечного сечения корпуса, S - суммарная площадь фронтальных проекций электронагревателей;
- расстояние r от поперечной перегородки до начала зоны размещения электронагревателей выбирается из соотношения =1,01-1,05, где R - расстояние от поперечной перегородки до окончания зоны размещения электронагревателей.
Кроме того, по периметру круглого отверстия поперечной перегородки установлен кожух, выполненный в виде цилиндрического кольца.
Кроме того, электронагреватели выполнены с оребрением.
Суть заявляемого технического решения приводится на фиг.1, на которой изображен продольный разрез электрокалорифера и его разрезы (вид А и вид В).
Электрокалорифер содержит корпус с открытыми концами, образованный днищем 1 и крышкой 2, расположенными друг над другом и кожух 3, жестко крепящийся к днищу 1 и крышке 2. Внутри корпуса у одного из его концов (у правого конца на фиг.1) установлен электродвигатель 4 вентилятора с лопастями 5, крепящийся к днищу 1 с помощью кронштейна 6. К крышке 2 крепятся электронагревательные элементы 7, расположенные вблизи конца корпуса, противоположного вентилятора (у левого конца на фиг.1). Крышка 2 выполнена  - образной формы (см. фиг.1) так, что между ее горизонтальной поверхностью и верхней поверхностью кожуха 3 образована замкнутая полость 8, в которой находятся элементы управления и автоматики электрокалорифера, электропроводка и др. (на фиг.1 не показаны). Между днищем 1 и крышкой 2 в плоскости вращения лопастей вентилятора 5 жестко установлена поперечная перегородка 9, с круглым
отверстием 10, центр которого расположен на оси вращения вентилятора а. По периметру отверстия 10 установлен кожух 11, выполненный в виде цилиндрического кольца. Кроме того, в корпусе электрокалорифера перед вентилятором расположен датчик температуры 12, который выключает либо включает электрокалорифер при достижении наперед заданного значения температуры среды в отапливаемом помещении. Диаметр отверстия 10 поперечной перегородки 9 составляет 1,02-1,04d, где d - диаметр лопастей 5 вентилятора (см. вид А).
п
в
к
эн
к
эн
Отношение площади S отверстия 10 к площади выхода воздуха S=S-S составляет величину 1,02-1,05, где S - площадь проходного поперечного сечения корпуса (площадь прямоугольника CDEF на виде В), S - суммарная площадь фронтальных проекций электронагревателей 7. Расстояние r (см. вид А) от поперечной перегородки 9 до начала зоны размещения электронагревателей 7 (зона размещения указана на виде А двумя пунктирными линиями) выбирается из соотношения =1,01-1,05, где R - расстояние от поперечной перегородки 9 до окончания зоны размещения электронагревателей 7.
Для увеличения теплоотдачи электронагревательные элементы 7 могут быть выполнены с оребрением (на фиг.1 не показано). Для исключения попадания внутрь электрокалорифера посторонних предметов и для обеспечения безопасности персонала на открытые концы корпуса устанавливаются защитные крупноячеистые металлические сетки (на фиг.1 не показаны).
Работает заявляемое устройство следующим образом. При подаче напряжения на электронагревательные элементы 7 и электродвигатель 4, лопасти 5 вентилятора начинают вращаться и формируют воздушный поток (на фиг.1 показан стрелками), который, проходя через нагретые элементы 7, нагревается и выбрасывается наружу в виде струи теплого воздуха. Отверстие 10 с установленным по ее периметру кольцом 11 цилиндрической формы с учетом выбора диаметра отверстия 1,02-1,04d, где d - диаметр
лопастей 5 вентилятора препятствуют возникновению рециркуляции потока воздуха, что обеспечивает более эффективный обдув электронагревательных элементов 7. Кроме этого, наличие отверстия 10 с кольцом 11 устраняет возможный перегрев элементов 7 в т.н. «мертвых» зонах, расположенных вблизи оси α вентилятора и в углах корпуса электрокалорифера (на виде В углы С, D, Е и F) за счет более равномерного обдува. Выбор величины отношения площадей =1,02-1,05 обеспечивает величину избыточного давления за вентилятором, при которой электронагревательные элементы 7 охлаждаются равномерно. Величина отношения площадей выбирается экспериментальным путем. При этом выбор расстояния r, удовлетворяющего условию =1,01-1,05, обеспечивает исключение отражения воздушного потока от элементов 7, которое может привести к резкому снижению оборотов вентилятора и перегреву его электродвигателя (работа вентилятора в нерасчетном режиме). Расстояние r (подбирается экспериментальным путем) может быть увеличено (либо уменьшено) как путем изменения местоположения элементов 7 относительно перегородки 9, так и путем изменения величины угла β (см. вид А). Для более высокой теплоотдачи элементы 7 могут быть выполнены с оребрением.
Необходимо отметить, что для каждого типа электрокалорифера (суммарная мощность, диаметр лопастей вентилятора и габаритные размеры электрокалорифера) выбираются конкретные значения величин из приведенных выше диапазонов их изменения.
Разработан опытный образец заявляемого электрокалорифера, по результатам испытаний которого развернуто его серийное производство. Электрокалорифер имеет следующие характеристики:
- мощность электродвигателя вентилятора
7, 16 и 34 Вт;
- мощность электрокалорифера
6, 12 и 24 кВт;
- количество электронагревательных элементов
6, 12 и 24 шт.;
- диаметр отверстия перегородки
1,028 d;
- отношение площадей =1,037;
- отношение расстояний =1,031;
- перепад температур между выходом и входом электрокалорифера мощностью 24 кВт составляет 140°С.
Таким образом, разработанный электрокалорифер обладает высокими техническими и эксплуатационными характеристиками, имеет новизну и промышленную применимость и, по мнению заявителя, может быть защищен патентом на полезную модель.