ИНДУКЦИОННЫЙ ПАРОГЕНЕРАТОР
INDUCTION STEAM GENERATOR

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к технике получения пара, например водяного, для технологических нужд машиностроения, строительства или сельского хозяйства, а также горячей жидкости, например воды.
Известны парогенераторы как косвенного действия (по способу нагрева жидкости) - с нагревателями в виде ТЭНов, так и прямого - электродные. И те, и другие парогенераторы способны производить только влажный пар (см. Справочник «Электротермическое оборудование» / Под ред. Альтагаузена).
Известен индукционный электроводонагреватель (см. патент РФ №2191954, МКИ F24H 1/20, опубл. 27.10.2002 г.), содержащий индуктор и охватываемую им ферромагнитную трубу, соединенную с трубопроводами холодной и теплой воды, в котором дополнительно установлены четыре трубы, расположенные коаксиально друг другу с образованием внутренней, средней и наружной емкостей, при этом индукторы расположены в зазорах между внутренней и наружной емкостями, а внутренняя емкость соединена с водопроводом перегретого или сухого пара.
Однако получение сухого или перегретого пара в таком устройстве является затруднительным, так как пар является диэлектриком и нагрев непосредственно пара индукционным методом невозможен.
Наиболее близким по технической сущности является индукционный парогенератор (см. патент РФ №2303191, МПК F22B 1/30, опубл. 10.03.2007), содержащий наружный индукционный нагреватель, охватывающий кольцевую емкость, сообщенную с источником нагреваемого теплоносителя и трубопроводом потребляемого пара, во внутренней полости кольцевой емкости коаксиально ей расположен сепаратор-пароперегреватель, нижняя часть которого сообщена с верхней частью кольцевой полости, а в кольцевом зазоре между сепаратором-пароперегревателем и внутренней стенкой кольцевой емкости расположен внутренний индукционный нагреватель. Нижняя часть сепаратора-пароперегревателя сообщена с верхней частью кольцевой полости посредством, по меньшей мере, двух трубопроводов, врезки которых в сепаратор-пароперегреватель выполнены тангенциально и расположены на разной высоте относительно друг друга.
Однако получение сухого или перегретого пара в известном устройстве представляется затруднительным, так как пар является диэлектриком и нагрев непосредственно пара индукционным методом невозможен. Нагрев пара возможен только теплопередачей от стенок сепаратора, однако эффективность нагрева и, тем более, перегрева пара ограничивается малой поверхностью теплообмена и низкой теплопроводностью пара, что определяет невысокую паропроизводительность устройства.
Техническим результатом изобретения является повышение паропроизводительности парогенератора при обеспечении на выходе сухого или перегретого пара.
Этот результат достигается тем, что известный индукционный парогенератор, содержащий индукционный нагреватель, охватывающий цилиндрическую емкость из диэлектрического материала, сообщенную с источником нагреваемого теплоносителя и трубопроводом потребляемого пара, снабжен металлическими шариками в виде столба, расположенного в охватывающей цилиндрической емкости, и фиксирующими решетками, ограничивающими столб шариков, зафиксированный сверху и снизу.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематически показана зона индукционного нагрева парогенератора.
Индукционный парогенератор содержит индукционный нагреватель 1, охватывающий цилиндрическую емкость 2 из диэлектрического материала, сообщенную с источником 3 нагреваемого теплоносителя и трубопроводом 4 потребляемого пара, цилиндрическая емкость 2 заполнена металлическими шариками 5, столб шариков зафиксирован сверху и снизу фиксирующими решетками 6 и 7.
Индукционный парогенератор работает следующим образом.
Включение индукционного генератора приводит к появлению переменного электромагнитного поля в индукционном нагревателе 1, которое токами Фуко нагревает столб металлических шариков 5. При подаче воды по источнику 3 теплоносителя, она заполняет пространство между шариками и нагревается ими в процессе теплообмена. Поднимаясь по столбу шариков 5 вода закипает и образует пароводяную смесь. Такая смесь в столбе шариков 5 ведет себя по разному. Капля воды за счет сил инерции криволинейного движения по каналам между шариками 5 попадает на поверхность шариков 5 и продолжает испаряться, а пар по каналам продолжает движение вверх, нагреваясь в процессе теплообмена с металлическими шариками 5. На определенной высоте в столбе шариков присутствует только паровая фаза (сухой пар), и при дальнейшем движении происходит перегрев пара. Достигнув последнего слоя шариков 5, пар собирается в трубопроводе 4 и отправляется потребителю. Развитая поверхность нагрева создает множество извилистых каналов для прохождения пара и активного перемешивания воды при нагреве.
Использование изобретения позволяет увеличить паропроизводительность за счет того, что в индукционном парогенераторе используется столб металлических шариков, поэтому удается многократно увеличить поверхность теплообмена как с жидкостной фазой теплоносителя, так и с паровой. При этом жидкостная фаза, обтекая металлические шарики, активно перемешивается и турболизируется, что позволяет увеличить эффективность нагрева воды. На выходе устройства собирается сухой пар, температуру которого можно задавать, меняя мощность индукционного генератора.