УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ ЖИДКОСТИ

Полезная модель относится к теплотехнике, а именно к конструкции теплообменника для нагревания агрессивных жидкостей.
Известно водопропу екающее устройство с электроподогревом [1. А.с. №2013711. 5 F 24 H 1/20, Н 05 В 3/00. Водопропускающее устройство Жидковых с электроподогревом /О.Н.Жидков, О.Д.Жидков. Опубл. 30.05.94. Бюл. №10], содержащее снабженный подводящим патрубком и выпускным отверстием корпус, в полости которого установлен пакет неподвижных электродов, расположенных вертикально и с зазорами между собой, насадку с отверстием в днище, установленная соосно с корпусом и с охватом последнего, выпускное отверстие выполнено в днище корпуса, снабженного установленной по оси обечайкой, обрамляющий щелевидный канал, расширяющийся по направлению подвода воды.
Недостаток известного водопропускающего устройства с электроподогревом [1] заключается в возможности его использования только для нагрева воды. Кроме этого, наличие в корпусе пакета неподвижных электродов приводит к отложению на их поверхности солей, содержащихся в воде, и необходимости периодической отчистки неподвижных электродов.
Известен теплообменник с электроподогревом [2]. Полезная модель №31165. 7 F 28 Д 15/02. Теплообменник с электроподогревом /В.В.Стулов, Ю.Г.Кабалдин. Опубл. 20.07.2003. Бюл. №20], содержащий корпус с поперечной перегородкой, установленной в нем, с образованием каналов для теплообменивающихся сред, при этом в перегородке установлен пучок оребренных термосифонов, испарительные участки термосифонов расположены в щелевидном канале корпуса, расширяющемся по направлению подвода горячей среды с углом раскрытия составляющим α=5-10°, к которому
примыкает выпускное отверстие корпуса, подводящий патрубок, в щелевидном канале размещены последовательно направлению движения горячей среды плоские электронагреватели с регулируемой мощностью, термопара в щелевидном канале с горячей средой, в конденсационной части термосифонов расположен вентилятор, термопара на наружной поверхности корпуса, система автоматического управления работой теплообменника.
Недостаток теплообменника с электроподогревом [2] заключается я возможности его использования только для нагревания воздуха в помещениях.
Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого устройства, заключается в повышении надежности его работы, эффективности передачи тепла, расширении возможности его работы и нагревании различных жидкостей.
Заявляемый теплообменник характеризуется следующими существенными признаками.
Ограничительные признаки: нагреватели; емкость с нагреваемой жидкостью.
Отличительные признаки: устройство выполнено по принципу тепловой трубы - замкнутого испарительно-конденсационного контура; устройство состоит из секции неоребренных труб, установленных в коллекторе со встроенным электронагревателем; количество установленных в коллекторе неоребренных труб n=3-7; на наружной поверхности неоребренных. трубу расположенных: в емкости: с жидкостью, нанесено защитное антикоррозионное покрытие И закреплены фланцы; коллектор со встроенным электронагревателем закрепляется в горизонтальной плоскости за пределами емкости с жидкостью; угол установки неоребренных труб в емкости с жидкостью к горизонтальной плоскости α=4-8°; на наружной поверхности неоребренных труб, прилегающих к коллектору, дополнительно
намотана изолированная проволока электрического нагревателя; регулятор мощности электронагревателей; термопара, установленная в емкости с жидкостью; система автоматического управления работой устройства.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства для нагревания жидкости и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.
Выполнение устройства для нагревания жидкости по принципу тепловой трубы - замкнутого испарительно-конденсационного контура [3. Елисеев В.Б., Сергеев Д.И. Что такое тепловая труба? М.: Энергия, 1971. - 134 с.] обеспечивает возможность поддержания строго заданной температуры нагреваемой жидкости в емкости, исключает необходимость наличия паропроводов в емкости, позволяет высокоэффективно транспортировать тепло в емкость с жидкостью, повышает надежность работы устройства и срок его службы.
Изготовление устройства в виде секции неоребренных труб, установленных в коллекторе со встроенным электронагревателем повышает эффективность нагрева неоребренных труб и жидкости в емкости до заданной температуры. Установление в коллекторе электронагревателя исключает возможность его перегрева и обеспечивает высокую эффективность трансформации электроэнергии для нагревания теплоносителя, находящегося в секции, и неоребренных труб.
Уменьшение количества установленных в коллекторе неоребренных труб n<3, с одной стороны, приводит к необходимости изготовления малогабаритного электронагревателя, а с другой стороны приводит к необходимости изготовления нескольких отдельных устройств для нагревания жидкости в емкости, что является неэффективным.
Увеличение количества установленных в коллекторе неоребренных труб n>7 приводит к необходимости изготовления высокомощного
электронагревателя, устанавливаемого в коллекторе, нерациональному увеличению диаметра и длины коллектора, увеличению массы всей конструкции, что затрудняет ее закрепление на емкости, приводит к нерациональному увеличению времени и средств на изготовление устройства.
Нанесение на наружную поверхность неоребренных труб секции, расположенных в емкости с жидкостью, защитного антикоррозионного покрытия увеличивает срок службы устройства и повышает надежность его работы.
Расположение на наружной поверхности неоребренных труб фланцев обеспечивает надежное закрепление устройства на стенке емкости.
Закрепление коллектора со встроенным электронагревателем в горизонтальной плоскости за пределами емкости с жидкостью обеспечивают высокоэффективный разогрев теплоносителя в секции и самих неоребренных труб, находящих в емкости с жидкостью. Кроме этого, повышается электробезопасность самого процесса нагрева жидкости в емкости.
Уменьшение угла установки неоребренных труб в емкости к горизонтальной плоскости α<4° приводит к необходимости усложнения конструкции устройства, выполненного по принципу тепловой трубы, для передачи заданного количества теплоты в емкость с жидкостью, увеличению стоимости устройства.
Увеличение угла плоскости α>8° затрудняет, в ряде случаев, размещение в емкости с нагреваемой жидкостью обрабатываемых деталей по причине уменьшения занимаемого в емкости объема.
Дополнительная намотка на наружную поверхность неоребренных труб, прилегающих к коллектору, изолированной проволоки электрического нагревателя повышает электрическую мощность устройства, эффективность и надежность его работы, температуру нагрева жидкости.
Наличие регулятора мощности электронагревателей позволяет высокоэффективно использовать устройство для нагрева жидкости в емкости до заданной температуры и поддержания температуры нагретой жидкости.
Установка в емкости с жидкостью термопары позволяет получать сигнал о температуре нагреваемой жидкости,
Наличие системы автоматического управления работой устройства позволяет своевременно производить включение и выключение электронагревателей при достижении заданной температуры жидкости в емкости и обеспечивает возможность поддержания температуры нагретой жидкости в заданных пределах.
На фиг.1 приведен внешний вид заявляемого устройства для нагревания жидкости, на рис.2 - расположение устройства на емкости с нагреваемой жидкостью.
Заявляемое устройство для нагревания жидкости на фиг.1 и фиг.2 состоит из секции неоребренных труб 1, установленных в коллекторе 2 со встроенным электронагревателем 3, защитного антикоррозионного покрытия 4 на наружной поверхности неоребренных труб 1, фланцев 5, изолированной проволоки электрического нагревателя 6, термопары 7, емкости 8 с жидкостью.
Предварительно устройство для нагревания жидкости при помощи фланцев 5 закрепляется на емкости 8, в которую после закрепления устройства заливается нагреваемая жидкость. Включается подача напряжения на электронагреватели 3 и 6 с разогревом и испарением теплоносителя, находящегося в коллекторе 2. Образующиеся при испарении теплоносителя пары поступают в неоребренные трубы 1 и конденсируются на их внешней поверхности с передачей тепла через стенки труб нагреваемой жидкости в емкости 8. Температура нагреваемой жидкости контролируется по сигналам, поступающим с термопары 7, в систему автоматического управления работой устройства. Достижение заданной температуры жидкости в
емкости 8 обеспечивается регулированием подводимой мощности к электронагревателям 3 и 6 с помощью регулятора мощности, подключенного в систему автоматического управления работой устройства. Защитное антикоррозионное покрытие 4, контактирующее с жидкостью в емкости 8, надежно предохраняет неоребренные трубы 1 от коррозии и разрушения.