ЭЛЕКТРОДНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ЖИДКОСТИ
ELECTRODE LIQUID HEATER

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам электродного нагрева жидких сред и касается вопроса создания таких устройств.
Известен электродный водонагреватель, состоящий из корпуса и нагревательных элементов, выполненных в виде коаксиальных металлических электродов, имеющих токовводы (Авт. св. СССР №845298, Н05В 3/60, от 07.07.1981 г.). Известное устройство из-за необходимости оборудования его системой управления мощностью, компенсирующей изменение электропроводимости воды при изменении ее температуры, приобретает увеличенные габариты и малую надежность.
Известен также электродный нагреватель жидкости, состоящий из корпуса с нагреваемой жидкостью и ряда нагревательных элементов, которые выполнены в виде коаксиальных цилиндрических металлических электродов и имеют токовводы, причем один из них выполнен сплошным. Межэлектродное пространство в каждом элементе разделено на ряд секций горизонтальными водонепроницаемыми диэлектрическими перегородками, а в каждой секции в наружном электроде выполнены сквозные отверстия (патент РФ №2127029, Н05В 3/60, 3/04, от 27.02.1999 г.) - прототип.
Однако в известном электродном нагревателе жидкости на нагревание единицы объема поступающей для нагрева жидкости уходит достаточно много времени и тратится большой объем энергопотребления.
Задачей предлагаемого изобретения является создание электродного нагревателя жидкости, обеспечивающего сокращение времени нагрева и снижение мощности потребляемой электроэнергии на нагревание жидкого теплоносителя до заданной температуры.
Это достигается тем, что у электродного нагревателя жидкости, состоящего из корпуса с нагреваемой жидкостью и ряда нагревательных элементов, каждый из которых выполнен в виде коаксиальных цилиндрических металлических электродов, один из которых выполнен сплошным, и имеющих токовводы, причем межэлектродное пространство в каждом элементе разделено на ряд секций горизонтальными водонепроницаемыми диэлектрическими перегородками, а в каждой секции в наружном электроде выполнены сквозные отверстия, по изобретению внутри корпуса нагревателя размещен полый цилиндр, открытый с верхнего конца и герметично прикрепленный своим основанием ко дну корпуса нагревателя, и который установлен с зазором между своим верхним торцом и крышкой корпуса нагревателя. Вовнутрь цилиндра погружены нагревательные элементы. Полость упомянутого цилиндра в нижней части сообщена с источником жидкого теплоносителя трубой, введенной в ее полость у дна нагревателя, а выход из нагревателя нагретого теплоносителя расположен также в нижней части корпуса нагревателя.
Кроме того, торец трубы для подачи теплоносителя в полость цилиндра расположен выше дна корпуса нагревателя.
Установка в корпусе нагревателя полого цилиндра с размещением в нем нагревательных элементов позволяет при выходе из нагревателя нагретого теплоносителя осуществлять предварительный нагрев поступающего в полость цилиндра жидкого теплоносителя за счет тепловой энергии нагретой нагревательными элементами жидкости, которая, выходя из нагревателя через выходное отверстие, выполненное в нижней части его корпуса, омывает стенки цилиндра с холодной жидкостью. Это ведет к уменьшению плотности поступающего теплоносителя и, как следствие, к снижению времени и потребного количества электроэнергии для нагревания жидкого теплоносителя до заданных параметров.
Расположение торца трубы для подачи подлежащего нагреву теплоносителя в полость цилиндра выше дна корпуса нагревателя исключает возможность попадания в нагревательные элементы накипи и опадающих на дно нагревателя продуктов коррозии.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен общий вид электродного нагревателя жидкости.
Электродный нагреватель жидкости состоит из корпуса 1 с нагреваемым жидким теплоносителем 2, ряда нагревательных элементов 3 и полого цилиндра 4, открытого с верхнего своего конца, и который прикреплен герметично своим основанием ко дну 5 корпуса 1 нагревателя и установлен с зазором между своим верхним открытым торцом 6 и верхней крышкой 7 корпуса нагревателя. В полость цилиндра погружены закрепленные на крышке 7 нагревательные элементы 3, выполненные в виде коаксиальных металлических электродов, разделенных на ряд секций 8 водопроницаемыми диэлектрическими перегородками (на чертеже не показаны). Причем в наружном электроде каждой секции 8 имеются сквозные отверстия внизу 9 и вверху 10. В нижней части полости цилиндра 4 через дно 5 корпуса 1 введена труба 11 для подачи подлежащего нагреванию теплоносителя. При этом торец трубы 11 подачи теплоносителя расположен выше дна 5 корпуса 1 нагревателя. Выход нагретой жидкости из нагревателя предусмотрен через трубу 12, расположенную в нижней части корпуса 1 нагревателя.
Устройство работает следующим образом.
Жидкий теплоноситель поступает по трубе 11 в корпус 1 нагревателя, заполняя полость цилиндра 4, нагревательные элементы 3 и их секции 8 через отверстия 9 и 10. При включении нагревательных элементов 3 жидкий теплоноситель 2 в секциях 8 нагревается до состояния пара и через отверстия 10 вырывается в жидкое пространство вокруг нагревательных элементов 3, перемешивая слои жидкого теплоносителя и увеличивая их теплообмен. По мере выхода пара через отверстия 10 секции 8 снова заполняются жидким теплоносителем через отверстия 9. Нагретый таким образом жидкий теплоноситель, выливаясь из цилиндра 4 через его верхний торец 5, попадает в пространство между корпусом 1 нагревателя и стенками цилиндра 4 и выходит через отверстие 12 в нижней части корпуса 1 нагревателя. При этом часть тепловой энергии нагретого теплоносителя передается через стенки цилиндра 4 для предварительного нагрева поступающего в полость цилиндра 4 подлежащего нагреву жидкого теплоносителя. Это приводит к уменьшению плотности поступающего жидкого теплоносителя, так как в нем образуются воздушные пузырьки, которые уменьшают электропроводность, и в результате чего для нагревания одного и того же объема жидкого теплоносителя до необходимой температуры расходуется меньше электроэнергии, чем это требуется по прототипу.
Таким образом, достигается возможность сокращения времени и снижения энергопотребления для нагревания жидкого теплоносителя, что выгодно отличает его от прототипа.