ПРОТОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ

Предлагаемый нагреватель может быть использован в любой отрасли народного хозяйства где необходим низкотемпературный нагрев жидких и газообразных сред типа воды, жидких технических сред, масел, воздуха и тому подобных сред в проточном режиме.
Известно гибкое нагревательное устройство содержащее гибкий ленточный нагревательный элемент прикрепленный к гибкому основанию, расположенный в карманах основания. Нагревательный элемент выполнен в виде секций, соединенных между собой параллельно и изолированных друг от друга. (см. патент РФ №2118070 по кл. H05B 3/34 за 1996 г.)
Также известен гибкий электронагреватель содержащий токонепроводящую основу, на которой за счет адгезии закреплены нагревательные проводники в виде токопроводящей пасты в виде смеси полимерной проводниковой пасты и полимерной резисторной пасты с элементами подключения к источнику питания (см, свидетельство на ПМ №21991 по кл. H05B 3/34 за 2002 г.)
Недостатком известных гибких нагревательных элементов это низкий КПД нагрева среды из-за небольшой площади контакта с нагреваемой средой и расположения самого нагревательного элемента на одном участке нагреваемой среды, что увеличивает время нагрева среды и приводит к увеличенному потребления электроэнергии.
Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату является гибкий электронагреватель содержащий два слоя электоизоляционного основания, между которыми размещен токопровродящий резисторный слой выполненный из углеродистых жгутов, концы которых закреплены в токоподводах, расположенных с двух сторон и выполненных в виде пары металлических полос, наложенных друг на друга. Металлические полосы токоподводов в паре соединены между собой точечной сваркой, а слои изоляционного основания соединены с резисторным слоем с помощью клея, (см. патент РФ на изобретение №2213432 по кл. H05B 3/34 за 2001 г.)
Недостатки описанного гибкого электронагревателя аналогичны недостаткам вышеописанных нагревателям, а именно малая нагревательная поверхность, низкий КПД нагрева, местное расположение нагревателя в среде и значительно большой промежуток времени, требуемый на нагрев текучей среды.
Технической задачей предлагаемого изобретения является устранения указанных недостатков, снижения электроэнергии при нагреве среды за счет увеличения площади контакта текучей среды с нагревательным элементом и повышение срока службы самого нагревательного элемента путем исключения отложений из среды на нагревательном элементе.
Указанная техническая задача достигается тем, что в проточном электронагревателе с гибким нагревательным элементом, содержащем корпус с подводящей и отводящей магистралями, преимущественно цилиндрической формы, внутри которого размещен нагревательный элемент с защитной электроизоляционной оболочкой и контактами для соединения с электропитанием, нагревательный элемент выполнен в виде металлической ленты, тело которой расположено параллельно движению нагреваемой среды по всей площади поперечного сечения корпуса в виде витков с гарантированным зазором между ними, а смежные витки элемента разделены изоляторами, поверхность нагревательного элемента выполнена волнообразной в продольном сечении.
Другими отличиями заявленного нагревателя является то, что нагревательный элемент выполнен в виде одной или нескольких секций, изоляторы между витками выполнены в виде диэлектрических трубок или ленты, а контакты для электропитания каждой секции нагревательного элемента выполнены жесткими, закрепленные на корпусе электронагревателя
На фиг.1 - изображен предлагаемый электронагреватель, продольное сечение
На фиг.2 - сечение по Α-A фиг.1 согласно п.3 формулы
На фиг.3-сечение по Α-A фиг.1 согласно п.4 формулы
Как показано на графических материалах предлагаемый электронагреватель содержит жесткий корпус 1 преимущественно круглой формы. Внутри корпуса 1 закреплен нагревательный элемент 2 (далее НЭ). Тело НЭ выполнено из материала с высоким сопротивлением электрическому току и может быть свернуто в виде архимедовой спирали или в форме змейки, витки 3 которого расположены с гарантированным зазором 4 между каждыми смежными витками 3 по всей площади полости 5 корпуса 1. На боковых поверхностях НЭ 2 нанесена токонепроводящая поверхность в виде оксидной пленки, являющаяся изолятором (не показано). Противоположные стороны НЭ снабжены контактами 6 и 7, выполненными в виде жестких упоров соединенных с источником питания 8 через клеммы 9 и 10. Все витки 3 расположены параллельно направлению движения нагреваемой среды 11. По торцам корпус 1 закрыт крышками 12 и 13 с отверстиями 14 и 15 для соединения с подающей 16 и отводящей 17 магистралями нагреваемой среды 11. Между смежными витками 3 установлены изоляторы 18, длина которых равна длине НЭ 2. В полости 5 корпуса 1 может быть расположено несколько секций 19, установленных с осевым зазором 20. Изоляторы 18 могут быть в виде ленты или трубки в поперечном сечении. Наружная поверхность 21 НЭ 2 выполнена волнообразной по всей длине.
Работа предлагаемого электронагревателя осуществляется следующим образом. Из подающей магистрали 16 через отверстие 14 текучая среда 11 подается в полость 5 корпуса 1 и заполняет ее. После заполнения полости 5 текучая среда удаляется из нее через отверстие 15 в отводящую магистраль 17. Одновременно с подачей в полость 5 текучей среды 11 от источника питания 8 подается электрический ток через клеммы 9, 10 на контакты 6 и 7 нагревательного элемента 2. Под воздействием электроэнергии вся поверхность НЭ 2 нагревается и это тепло передает нагреваемой среде 11 например жидкости. Весь поток среды 11 разделяется на отдельные потоки, сечение которых равны сечению зазоров 4 витков спирали 3 нагревательного элемента 2. Нагревательный элемент выполнен в виде нескольких отдельных секций, нагрев которых может быть осуществлен как одновременно, так и раздельно, в зависимости от нужной температуры нагреваемой среды 11 Под воздействием разделения всего объема жидкости на множество отдельных потоков площадь проходного сечения каждого отдельного потока уменьшается, движется между двумя смежными витками 3 тела НЭ 2 и нагрев производится с двух сторон. Время нагрева рабочей среды 11 определяется длиной тела НЭ 2 и количеством включенных секций, После нагрева среда 11 направляется к потребителю, например для обогрева зданий. За счет увеличения площади контакта 21 нагревателя 2 с нагреваемой средой 11 снижается время нагрева и не требуется перегрев самого нагревателя.
Температура нагрева тела нагревателя может быть немного больше или равной температуре нагреваемой среды, например воды но достаточной для ее нагрева до необходимой температуры. Как правило, в системах отопления зданий и сооружений температура воды колеблется от 40 до 70 градусов и температура нагревательного элемента в зависимости от нужд потребителя находится в тех же температурных пределах, что и нагреваемая среда. При этом витки спирали нагревательного элемента расположены параллельно внутренней стенки жесткого корпуса и не создают дополнительного сопротивления потоку движения среды. Направление движения текучей среды в полости формируется внутренней поверхностью корпуса.
Благодаря выполнению нагревательного элемента в виде тонкой фольгированной полосы, свернутой в спираль и установленной внутри корпуса по всей площади проходного сечения позволяет производить нагрев жидкости или воздуха непосредственно при его движении между поверхностями нагревательного элемента за счет контакта с нагревательным элементом без конвекции, что позволяет во много раз увеличить площадь контакта нагреваемой среды с нагревательным элементом и снизить время нагрева среды в проточном режиме и увеличить производительность электронагревателя. Кроме того за счет увеличения площади нагрева появляется возможность снизить температуру нагрева самого нагревательного элемента, что полностью исключает образование отложений на самом нагревательном элементы, улучшает теплопередачу от нагревателя к среде.
Использование предлагаемого технического решения в нагревательных системах позволит снизить затраты электроэнергии, уменьшить время нагрева среды непосредственно в проточном режиме без конвекционного эффекта и снизить температуру нагрева самого нагревательного элемента в зависимости от требуемой температуры нагреваемой среды, что дает возможность увеличить срок службы всего нагревателя и существенно снизить мощность нагревательного элемента по сравнению с известными конструкциями электронагревателей.