Трубчатый нагреватель

Полезная модель относится к нагревательным системам проточного типа с электронагревом теплоносящей жидкости и может быть использован в системах циркуляционного водяного отопления, системах водоподготовки бассейнов с пресной и морской водой, технологических установках различного рода, требующих подогрева жидкости.
Известен нагреватель текучей среды (патент №68658, публ. 27.11.2007), содержащий защитный кожух, расположенный внутри него трубчатый корпус с изолирующим стеклокерамическим покрытием на наружной поверхности и нагревательный элемент в виде металлокерамического резистора, выполненного в виде резистивного слоя, нанесенного на изолирующее стеклокерамическое покрытие методом трафаретной печати с последующим вжиганием. Нагреватель снабжен стеклосодержащим защитным слоем, нанесенным на поверхность резистивного слоя методом трафаретной печати с последующим вжиганием.
Известен нагреватель текучей среды (патент №80219, публ. 27.01.2009), содержащий защитный кожух, расположенный внутри него трубчатый корпус, поверх которого расположен нагревательный элемент, отличающийся тем, что трубчатый корпус выполнен с развитой внутренней поверхностью, например оребренной.
Недостатками известных конструкций является низкая эффективность, обусловленная неравномерностью потока жидкости в сечении трубы нагревателя. Скорость потока жидкости в центре сечения трубы существенно выше, чем у стенок, что приводит к перегреву пограничного слоя жидкости, его закипанию с образованием пара и лавинообразному ухудшению эффективности нагрева.
Технический результат, достигаемый при использовании трубчатого нагревателя, заключается в повышении равномерности нагрева за счет распределения потока и выравнивание его скорости.
Указанный технический результат достигается тем, что трубчатый нагреватель содержит трубчатый корпус с внешним изолирующим покрытием, на которое нанесен нагревательный элемент в виде резистивного слоя с контактными площадками, внешний защитный слой, при этом внутри трубчатого корпуса установлен спиральный элемент.
Трубчатый нагреватель поясняется рисунком и содержит трубчатый корпус в виде тонкостенной (0,5 мм) трубы 1 из нержавеющей стали, с обоих концов которой приварены резьбовые фланцы с трубной резьбой. На трубу 1 толстопленочной технологией нанесено стеклокерамическое изолирующее покрытие 2, на которое нанесен нагревательный элемент в виде резистивного слоя 3. Внутри трубы установлен спиральный элемент 4 в виде шнека из химически инертного упругого материала. Выполнение шнека, например, из силикона способствует самоочистке поверхности шнека вследствие его деформации при пульсациях давления нагреваемой жидкости.
Спиральный элемент 4 имеет осевое утолщение от 1/4 до 1/3 внутреннего диаметра трубы 1 для распределения потока от оси трубы к ее стенкам. Шнек 4 на торцах имеет упоры, с каналами для протекания жидкости и завихрения потока жидкости для перемешивания.
Нагреватель также содержит внешний защитный слой 5 и контактные площадки 6, соединенные с резистивным слоем 3.
Применение установленного внутри трубы 1 спирального элемента 4 в виде шнека обеспечивает поток жидкости вдоль стенок трубы 1, выравнивает скорость потока в сечении нагревателя, увеличивает время контакта нагреваемой среды с поверхностью нагревателя, отодвигает момент перехода нагреваемой среды в парообразную фазу и тем самым повышает равномерность нагрева среды и эффективность нагревателя.
Трубчатый нагреватель работает следующим образом.
Собранный нагреватель встраивают в систему циркуляционного водяного отопления при помощи резьбовых патрубков входного и выходного. Систему отопления заполняют жидким теплоносителем, и соединяют контактные площадки 6 к внешней электрической цепи. Жидкий теплоноситель поступает в трубу 1, в которой он нагревается через стенки с помощью резистивного слоя 3. Поток теплоносителя завихряется с помощью шнека 4. Нагретый жидкий теплоноситель через выходной патрубок поступает к радиаторам отопления.
Применение спирального элемента внутри нагревателя позволяет увеличить время контакта нагреваемой жидкости с нагретыми стенками трубчатого корпуса за счет увеличения пути потока жидкости внутри нагревателя, обеспечить активное перемешивание потока жидкости, что выравнивает температуру жидкости в сечении потока и предотвращает закипание пограничного слоя нагреваемой жидкости.