ПАРОКАПЕЛЬНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ

Парокапельный нагреватель (пароконденсатный нагреватель) относится к конструкциям устройств, преобразующих электрическую энергию в тепловую, и может быть использован для автономного обогрева помещений в качестве локального отопительного устройства.
Известны:
- электробытовой нагревательный прибор, используемый для нагрева воды, содержащий корпус, в полости которого установлены электронагревательные элементы, U-образный трубопровод подвода холодной воды, присоединенный к нижней части корпуса, кран для регулирования расхода, установленный на трубопроводе подвода холодной воды, датчик расхода, присоединенный к колену этого трубопровода и расположенный вместе с коленом не ниже верхней части теплопередающей поверхности электронагревательных элементов, трубопровод отвода воды, присоединенный к корпусу в верхней части и расположенный вне корпуса, местное гидравлическое сопротивление, установленное в трубопроводе отвода воды, причем датчик расхода содержит мембрану, заключенную в кожух, сообщающийся посредством отверстия с коленом трубопровода отвода холодной воды, выключатель питания электронагревательных элементов со штоком, упирающимся в мембрану, ограничитель прогиба мембраны со сквозным отверстием для
штока, установленного в это отверстие с возможностью движения [Заявка РФ №95100643, МПК F24Н 1/20, Н05В 1/02, 27.10.1996];
б
б
2
- электроводонагреватель, содержащий корпус, в полости которого установлены электронагревательные элементы, прикрепленные к верхней крышке корпуса, выполненной из теплопроводного материала, с возможностью теплового контакта, патрубок подвода холодной воды, присоединенный к нижней части корпуса, патрубок отвода нагретой воды, присоединенный к верхней крышке корпуса, предохранительный тепловыключатель, установленный снаружи корпуса на верхней крышке с возможностью теплового контакта, терморегулятор температуры воды с датчиком, установленным внутри корпуса в непроницаемом для воды теплопроводном кожухе, который присоединен с возможностью теплового контакта к верхней крышке корпуса, электронагревательные элементы присоединены к сети питания через соединенные последовательно терморегулятор и предохранительный термовыключатель, причем высота кожуха не превышает величины 2,5 λF, где λ - коэффициент теплопроводности материала кожуха, т/мкм; F - площадь поперечного сечения боковой стенки кожуха, м [Заявка РФ №95107097, МПК F24Н 1/20, 20.01.1997];
- нагреватель, представляющий собой электроводонагреватель, содержащий корпус из теплоизолирующего материала с теплопроводной верхней крышкой, в котором установлены трубчатые U-образные электро-нагревательные элементы с токоподводящими выводами, расположенными в верхней крышке корпуса, U-образный трубопровод подвода холодной воды с датчиком давления, расположенным вместе с коленом трубопровода не ниже верхней части теплопередающей поверхности электронагревательных элементов, причем трубопровод подвода холодной воды присоединен к нижней части корпуса, трубопровод отвода нагретой воды, присоединенный к верхней крышке
корпуса, в котором установлено местное гидравлическое сопротивление, терморегулятор воды, датчик которого заключен в теплопроводный кожух, присоединенный к верхней крышке корпуса с возможностью теплового контакта, предохранительный термовыключатель, установленный на верхней крышке корпуса и включенный между сетью переменного тока и шинами подвода питания к электроводонагревателю, и устройство управления. [Патент РФ №2105433, МПК F24Н 1/20, Н05В 1/02, 20.02.1998].
Указанные устройства - электроводонагреватели затруднительно использовать в качестве отопительных устройств, осуществляют нагрев воды для бытовых нужд, работают в условиях проточной подачи теплоносителя - воды, представляют собой сложные конструктивные теплотехнические гидравлические системы.
Известен электропарогенератор - нагревательное устройство для автономного парового отопления помещений, содержащий герметичный корпус с размещенными в его полости электродами, образующими совместно с корпусом нагревательную камеру, совмещенную с резервной емкостью, патрубок, используемый для подачи пара в подогреваемую систему и приема из нее конденсата, герметичную компенсационную емкость, соединенную с нагревательной камерой ниже уровня расположения электродов и поднятую на высоту Н, предохранительный клапан, установленный на компенсационной емкости [Патент РФ №2140609, МПК F24Н 1/20, F22В 1/30, 27.10.1999].
Такое электронагревательное устройство работает в условиях повышенных давлений и температур, сложно в эксплуатации, по своим техническим характеристикам относится к опасным производственным объектам и требует оснащения предохранительными устройствами, представляет собой гидро-, паро- и теплотехническую систему не приспособленную для применения как локальный нагревательный прибор.
Известно нагревательное устройство, используемое для обогрева помещений локальными отопительными системами, заполненными жидкими теплоносителями, преобразующее электрическую энергию в тепловую, включающее корпус с трубчатым элементом, основной и два дополнительных фазных электрода, устанавливаемых поочередно внутри корпуса соосно с ним, каждый электрод содержит трубчатый элемент, диаметр которого отличается от диаметра других трубчатых элементов, и при установке в корпусе образует с трубчатым элементом корпуса кольцевой зазор заданной величины [Патент РФ №2184910, МПК F24Н 1/20, 10.07.2002].
Такое нагревательное устройство есть электротехнический прибор, не представляющий собой самостоятельного отопительного устройства, - электротехнический прибор предназначен для установки в отопительные батареи в локальные отопительные системы в качестве электронагревательного элемента, требует определенную предварительную настройку системы, подбор размеров и конфигурации элементов, при этом отопительная система дополнительно снабжается расширительным бачком, что усложняет отопительную систему. Такая локальная отопительная система не есть локальное отопительное устройство.
Задачей предлагаемого технического решения является создание автономного отопительного устройства - нагревателя парокапельного (пароконденсатный нагреватель), упрощенной конструкции, локального по применению, неприхотливого в эксплуатации.
Технический результат - надежная и несложная в изготовлении конструкция, с улучшенными и регулируемыми возможностями теплогенерации, локального применения. Кроме того, конструкция такого рода позволяет использовать в качестве жидкости-теплоагента не только воду, но и иные жидкости, например, низкокипящие масла.
доп
доп
доп
Техническая задача решается посредством предлагаемой полезной модели, устройство которой представляет собой нагреватель парокапельный (пароконденсатный), содержащий герметичный корпус на опорных стойках, образующий нагревательную камеру с жидкостью-теплоагентом, с размещенным внутри корпуса электронагревательным элементом с токоподводящими выводами, закрепленным в торцевой α стенке корпуса, нагревательная камера располагается наклонно, под углом к горизонту, таким образом, чтобы электронагревательный элемент размещался в нагревательной камере ниже уровня поверхности жидкости-теплоагента в рабочем состоянии, при этом конкретные значения мощности W электронагревательного элемента и объема V внутренней полости корпуса (типоразмер парокапельного нагревателя), массы М либо объема Q жидкости-теплоагента в нагревательной камере, слоя h (см) жидкости-теплоагента над электронагревательным элементом поперечного сечения d для обеспечения погружения электронагревательного элемента в жидкой фазе теплоагента, определяются из соотношения, при котором эксплуатационные давление Р и температура Т в нагревательной камере не превышали допустимых значений: h≥0,5d, Р≤0,07 МПа и Т≤115°С, предпочтительна температура Т в пределах 100÷105°С, обеспечивая изохорическое обратимое протекание термодинамического процесса теплообмена с окружающей средой. Корпус выполняется металлическим, например, из алюминия, чугуна или стали, в виде трубы либо короба прямоугольного, треугольного или другого замкнутого сечения, без оребрения и/или с дополнительным наружным оребрением - для увеличения теплоотдающей поверхности нагревателя, продольным либо поперечными, без изоляции либо с местной или с частичной изоляцией поверхности корпуса. Электронагревательный элемент (ТЭН) погружного типа, единичный либо блочный, например, трубчатого, трубчатого оребренного или трубчатого гибкого вида. Наклон
нагревательной камеры, по результатам испытания, предпочтителен под углом α до 20°, в сторону торцевой стенки корпуса с электронагревательным элементом, обеспечивается разновеликой высотой опорных стоек, разнесенных по концам корпуса. Закрепление электронагревательного элемента в торцевой стенке корпуса выполняется посредством штуцера, прокладок либо ниппеля и накидной гайки.
Техническое решение поясняется на примере его выполнения. На чертеже изображена общая схема (разрез) парокапельного нагревателя (пароконденсатного нагревателя). Парокапельный нагреватель (паро-конденсатный нагреватель) содержит стальной корпус 1 с нагревательной камерой 2 и нижней торцевой стенкой 3 закрепления электронагревательного элемента, электронагревательный элемент 4 с токоподводящими выводами 5, наливной 6 и сливной 7 патрубки с заглушками 8, опорные стойки 9, наружное оребрение корпуса продольного 10 либо поперечного 11 вида, а также штуцер, прокладки либо ниппель и накидную гайку с упором (не показаны) для закрепления электронагревательного элемента 4 на торцевой стенке 3 корпуса 1.
Парокапельный нагреватель (пароконденсатный нагреватель) - это электронагревательное устройство, действующее по принципу замкнутого циклического преобразования агрегатного состояния жидкости-теплоносителя из жидкой фазы в паровую и обратно, конденсацией пара (через каплеобразование) в жидкость. Парокапельный нагреватель (пароконденсатный нагреватель) работает (используется) следующий образом.
Нагревательная камера 2 корпуса 1 через наливной патрубок 6 заполняется расчетным количеством жидкости-теплоносителя (Ж), которая посредством выбранного электронагревательного элемента 4 частично преобразуется в нагревательной камере 2 в парообразное состояние (П), заполняя внутренний объем герметичного корпуса 1, через стенки которого, с оребрением или без, отдавая тепло окружающей среде,
охлаждается, образуя конденсат (К), капли которого стекают по стенкам внутренней поверхности корпуса в наклоненную нагревательную камеру 2, поддерживая необходимый уровень жидкой фазы над электронагревательным элементом (ТЭН), таким образом формируя в корпусе кругооборот теплоносителя Ж-П-К. Обычно используемая жидкость-теплоноситель - вода, но допустимо применять и другие жидкости, температура кипения которых близка температуре кипения воды, например, низкокипящие масла или аналогичные теплоносители. Парокапельный нагреватель (пароконденсатный нагреватель), как локальное отопительное устройство, устанавливается по месту потребности, в помещении, для его работы достаточно обычного электропитания, например, переменного тока напряжением 220 Вольт, подключаемое обычным (стандартным) штепсельным соединением. Для недопущения ожогов в местах возможного соприкосновения, корпус нагревателя оснащают частичной изоляцией поверхности корпуса.
Такое устройство парокапельного нагревателя (пароконденсатного нагревателя), обеспечивая работу оборудования под давлением не более 0,07 мегапаскаля и температуре нагрева воды не более 115 градусов Цельсия, позволяет, в соответствии с нормативно-техническими правовыми актами, относить парокапельный нагреватель (пароконденсатный нагреватель) к неопасным производственным объектам, на которых используются паровые и водогрейные котлы, сосуды, работающие под давлением, трубопроводы пара и горячей воды. Нагреватель может оснащаться таймером, средствами и системами измерения и регулирования давления и температуры изменением силы тока либо временем подачи напряжения на ТЭН.
Парокапельный нагреватель (пароконденсатный нагреватель) прост по гидравлической схеме и может быть изготовлен с использованием стандартных комплектующих узлов: металлическая труба, ТЭН.
Библиография
Патент РФ №2024800 от 11.01.1991, МПК F24Н 3/06, опубл. 15.12.1994
Патент РФ №2006756 от 13.06.1991, МПК F24Н 3/06, опубл. 30.01.1994
Патент РФ №2062963 от 08.10.1991, МПК F24Н 3/06, опубл. 27.06.1996
Патент РФ №2030693 от 09.12.1991, МПК F24Н 3/06, опубл. 10.03.1995
Заявка РФ №94015108 от 25.04.1994, МПК Н05В 1/02, Н05В 3/48, опубл. 10.05.1997
Заявка РФ №94030293 от 16.08.1994, МПК Н05В 1/02, опубл. 10.06.1996
Заявка РФ №95100643 от 13.01.1995, МПК F24Н 1/20, Н05В 1/02, опубл. 27,10.1996
Заявка РФ №95107097 от 06.05.1995, МПК F24Н 1/20, опубл. 20.01.1997
Заявка РФ №95107613 от 12.05.1995, МПК F24Н 1/20, опубл. 20.01.1997
Патент РФ№2105433 от 03.01.1996, МПК F24 1/20, Н05В 1/02, опубл. 20.02.1998
Патент РФ №2097943 от 11.01.1996, МПК Н05В 3/48, опубл. 27.11.1997
Патент РФ №2169441 от 04.03.1998, МПК F24Н 3/04, Н05В 3/48, опубл. 20.06.2001
Патент РФ №2140609 от 15.04.1998, МПК F24Н 1/20, F22В 1/30, опубл. 27.10.1999
Патент РФ №2177118 от 09.06.1999, МПК F24 3/06, опубл. 20.12.2001
Патент РФ №2177589 от 02.08.1999, МПК F24 3/06, опубл. 27.12.2001
Патент РФ №2193735 от 15.12.1999, МПК F24 3/06, опубл. 27.11.2002
Патент РФ №2168874 от 28.12.1999, МПК F24 1/20, Н05В 3/60, опубл. 10.06.2001
Патент РФ №2188362 от 15.05.2000, МПК F24Н 1/20, опубл. 27.08.2002
Патент РФ №2184910 от 20.02.2001, МПК F24Н 1/20, опубл. 10.07.2002