ЭЛЕКТРОДНЫЙ ВОДОПОДОГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, в частности к средствам подогрева теплоносителя с применением электродов и может найти применение в различных системах отопления и подогрева технологических жидкостей.
Известен электродный подогреватель см. свидетельство на полезную модель №3074 «Электродный водоподогреватель» М. кл. F 24 Н 1/20, содержащий герметичный корпус, фазный электрод, размещенный в среде теплоносителя, патрубки подвода и отвода теплоносителя.
К недостаткам известного водоподогревателя можно отнести неравномерный износ фазного электрода в зоне отвода теплоносителя. Это объясняется локальным перегревом и вследствие этого повышенной проводимостью теплоносителя в этой зоне и как результат быстрый износ электродов водоподогревателя.
Известно более совершенное устройство см. свидетельство на полезную модель №8784 «Электродное нагревательное устройство» М. кл. F 24 Н 1/20, в котором для теплоносителя выполнен дополнительный обводной канал, а корпус нагревательного устройства снабжен ребрами жесткости.
Указанное устройство имеет сложную и малоэффективную конструкцию.
Известен электродный водоподогреватель - прототип - см. свидетельство на полезную модель №14644 от 14.03.2000 года М. кл. 7 F 24 Н 1/20, содержащий герметичный корпус, внутри которого установлен фазный электрод, патрубки подвода и отвода теплоносителя, изолятор и клеммник токоввода, при этом водоподогреватель снабжен дополнительными фазными электродами, коаксиально установленными в автономных перфорированных трубных электродах, гидравлически связанных с общим коллектором подвода теплоносителя, а электрически - с клеммником токоввода. При этом трубные электроды выполнены проточными, установлены коаксиально вертикальной оси корпуса и смещены между собой на 120 градусов относительно оси корпуса. Перфорационные отверстия в стенках трубных электродов размещены по восходящей спирали, причем суммарная площадь проходных сечений перфорационных отверстий трубных электродов выбрана равной площади «живого сечения» отверстия между электродами.
Теплоноситель, проходя между электродами, нагревается и поднимается вверх, а в дальнейшем поступает в отопительную магистраль.
К недостаткам известной конструкции можно отнести быстрый износ фазных электродов и вследствие этого сниженная эффективность работы водоподогревателя.
Технической задачей настоящей полезной модели является устранение недостатков прототипа, в частности повышение эффективности и надежности работы водоподогревателя, а также повышение стойкости фазных электродов.
Поставленная задача достигается тем, что патрубок отвода теплоносителя водоподогревателя, по ходу движения теплоносителя, вначале
выполнен конусным, а затем цилиндрическим, при этом проходное его сечение по площади выполнено равным суммарной площади кольцевых сечений между трубными и фазными электродами, а проходное сечение патрубка подвода выполнено к проходному сечению патрубка отвода от 1:1 до 1:1,3, каждая электродная пара смонтирована в корпусе водоподогревателя с равномерным распределением по площади поперечного сечения, на равном расстоянии друг от друга и на расстоянии от внутренней поверхности корпуса, достаточном для обтекания электродов теплоносителем, каждый трубный электрод выполнен, по крайней мере, с двумя окнами с проходным сечением окон, превышающим площадь проходного кольцевого сечения, образованного электродами теплоносителя, клеммы токоввода смонтированы на наружной поверхности соответствующих элементов водоподогревателя, при этом каждый электрод, как трубный, так и фазный снабжены герметизирующими уплотнениями.
Окна трубных электродов выполнены в нижней их части с равномерным распределением по периметру.
Признаки того, что патрубок отвода теплоносителя водоподогревателя, по ходу движения теплоносителя, вначале выполнен конусным, а затем цилиндрическим, при этом проходное его сечение по площади выполнено равным суммарной площади кольцевых сечений между трубными и фазными электродами, а проходное сечение патрубка подвода выполнено к проходному сечению патрубка отвода от 1:1 до 1:1,3, каждая электродная пара смонтирована в корпусе водоподогревателя с равномерным распределением по площади поперечного сечения, на равном расстоянии друг от друга и на расстоянии от внутренней поверхности корпуса, достаточном для обтекания электродов теплоносителем, каждый трубный электрод выполнен, по крайней мере, с двумя окнами с проходным сечением
окон, превышающим площадь проходного кольцевого сечения, образованного электродами теплоносителя, клеммы токоввода смонтированы на наружной поверхности соответствующих элементов водоподогревателя, при этом каждый электрод, как трубный, так и фазный снабжены герметизирующими уплотнениями - являются признаками существенными, промышленно выполнимыми, направленными на достижение поставленной полезной моделью технической задачи.
Выполнение патрубка отвода теплоносителя водоподогревателя конусным, при этом проходное его сечение по площади выполнено равным суммарной площади кольцевых сечений между трубчатыми и фазовыми электродами, а проходное сечение патрубка подвода выполнено к проходному сечению патрубка отвода от 1:1 до 1:1,3 позволяет создать дополнительный подпор теплоносителя в рабочей зоне электродов и тем самым способствовать снижению интенсивности износа фазового электрода и повышению эффективности нагрева теплоносителя.
Признаки выполнения окон трубчатых электродов в нижней их части с равномерным распределением по периметру трубного электрода - являются дополнительными признаками, дополняющими основные и способствуют достижению поставленной полезной моделью задачи.
Так, равномерное распределение окон по периметру трубного электрода и равномерность распределения трубных электродов по площади поперечного сечения корпуса водоподогревателя обеспечивают равномерное поступление теплоносителя к каждому фазному электроду и соответственно обеспечивают равномерный износ электродов и лучшую эффективность.
На фиг 1 схематично представлен предлагаемый электродный водоподогреватель.
Водоподогреватель состоит, например, из цилиндрического корпуса 1 с размещенными в его полости трубными электродами 2, фазными электродами 3 с изоляторами 4 и уплотнениями 5. Перфорационные отверстия 6 каждого трубного электрода 2 выполнены по всей длине
цилиндрической части трубного электрода 2.
Патрубок 7 подвода теплоносителя, смонтирован на боковой цилиндрической поверхности в нижней части корпуса 1 водоподогревателя и связан с его полостью. Патрубок 8 отвода теплоносителя смонтирован в верхней части корпуса 1, связан с полостями трубных электродов и выполнен конусным, при этом проходное его сечение по площади выполнено равным суммарной площади кольцевых сечений между трубными и фазными электродами. Каждый фазный электрод 3 снабжен клеммами 9, корпус водоподогревателя снабжен клеммами 10 рабочего нуля.
Предлагаемый водоподогреватель работает следующим образом:
Исходное состояние. Корпус водоподогревателя при помощи клеммы 10 соединен с рабочим нулем, а каждый фазный электрод 3 при помощи клемм 9 подсоединен к фазам питания.
При включении питания, электрический ток одновременно начинает проходить через теплоноситель, расположенный в рабочей зоне между каждым трубным 2 и каждым фазным 3 электродами. При прохождении электрического тока между электродами происходит нагревание теплоносителя. Теплоноситель, по мере его прохождения по высоте в кольцевой зазор между каждой парой электродов, постепенно нагревается до заданной температуры и как более легкий поднимается вверх и далее в магистраль, а в рабочую зону электродов по патрубку 7 подвода теплоносителя поступает отдавший тепло и предназначенный для подогрева теплоноситель.
Для того, чтобы не было перегрева теплоносителя в рабочей зоне электродов, в перфорационные отверстия 6 по всей длине рабочей зоны электродов поступает теплоноситель с меньшей температурой, чем теплоноситель, находящийся в полости кольцевого зазора между каждым трубным и каждым фазным электродами. Предлагаемый водоподогреватель,
по отношению к отопительным приборам одной системы размещают, преимущественно, ниже отопительных приборов, т.к. при этом возрастает циркуляционный напор теплоносителя. Циркуляционный напор теплоносителя возрастает при подходе к сужающемуся патрубку 8 отвода теплоносителя при выполнении проходного сечения равным суммарной площади кольцевых сечений между трубными и фазными электродами, а также и при выполнении проходного сечения патрубка подвода к проходному сечению патрубка отвода от 1:1 до 1:1,3. Предложенная конструкция электродного водоподогревателя может быть использована как на однофазном электродном водоподогревателе, так и на трехфазном электродном водоподогревателе, а также с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя.
В настоящее время автором изготовлена опытная партия предлагаемых водоподогревателей. Несколько водоподогревателей было передано для проведения комплексных испытаний в производственных и жилых помещениях. Предварительные данные испытаний показали хорошие стабильные результаты.
Автором принято решение по организации производства предлагаемых водоподогревателей.