ИМПУЛЬСНЫЙ ПРОТОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к проточным электронагревателям, применяемым для обогрева промышленных и сельскохозяйственных предприятий, бытовых зданий и частных домов, теплиц, а также для организации горячего водоснабжения.
Известен проточный электронагреватель (а.с. SU 937910, 1982), содержащий корпус с погруженным в его водяной объем электронагревателем в виде цилиндрической спирали, а также входной и выходной патрубки, причем, входной патрубок снабжен дросселем для интенсификации потока воды, омывающей рабочую часть электронагревателя.
Недостатком известного устройства является низкая надежность дросселя, приводящая к уменьшению времени безаварийной работы, а также большая тепловая инерционность, связанная с тем, что нагревательная спираль расположена внутри трубы.
Наиболее близким аналогом предложенного нагревателя является импульсный проточный электронагреватель (RU 2133924 C1, 1999), содержащий корпус, выполненный из изоляционного материала с входным и выходным патрубками и расположенную внутри электрическую спираль, намотанную на стержень (сердечник) из изоляционного материала. При этом электрическая спираль состоит из двух частей различного диаметра и подключена через импульсный (тиристорный) блок управления к электрической сети.
Однако недостатком такого проточного электронагревателя является его низкая эффективность и производительность выработки тепловой энергии.
Таким образом, задачей заявленной полезной модели является создание импульсного проточного электронагревателя с повышенной эффективностью нагрева воды.
Задача достигается предложенным импульсным проточным электронагревателем содержащим выполненный из диэлектрического материала цилиндрический полый корпус с патрубком входа и патрубком выхода теплоносителя, безоболочную электрическую спираль навитую вокруг сердечника и контакты подающие электрический ток на спираль от силового блока в импульсном режиме. При этом патрубки входа и выхода имеют диаметр отверстия для прохода теплоносителя меньший, чем диаметр цилиндра корпуса.
Кроме того, импульсный проточный электронагреватель электрически замыкается с двух сторон пассивными секциями и в нем поддерживается давление от 1 до 16 атм.
Техническим результатом, достигаемым всей совокупностью формулы заявленной полезной модели, является повышение производительности выработки тепловой энергии.
Импульсный проточный электронагревател содержит корпус (1) представляющий собой полый цилиндр выполненный из диэлектрического материала (пластик, фаянс) способного выдерживать температуру до 150°C и внутреннее давление до 16 атм. Внутри корпуса (1) расположена безоболочная электрическая спираль (2) из нихромовой проволоки либо другого сплава высокого сопротивления. Электрическая спираль (2) навита вокруг сердечника (3). На спираль подается электрический ток с помощью контактов (6). Напряжение подается в импульсном режиме. Для этого в силовом блоке (не показан) устанавливаются тиристоры. На корпусе (1) располагаются патрубок входа (5) и патрубок выхода (4). Указанные патрубки (4, 5) имеют диаметр отверстия для прохода теплоносителя меньший, чем диаметр цилиндра корпуса (1). Такая конструкция обеспечивает турбулизацию потока теплоносителя для увеличения эффективности теплообмена. Замыкается нагреватель с двух сторон элементами - пассивными секциями (7) снимающими потенциал теплоносителя и гарантирующими полную электрическую безопасность устройства.
В качестве теплоносителя в предложенном проточном электронагревателе используется вода. Причем, для повышения эффективности вода должна прогоняться через котел с помощью насоса с более высокой скоростью, чем в известном устройстве. При этом в контуре поддерживается давление от 1 до 16 атм. Допустимо разбавление воды этиленгликолем (пропиленгликолем), но это может привести к снижению эффективности котла.
В зависимости от потребной мощности нагрева котел импульсного проточного электронагревателя может состоять из нескольких секций, соединенных последовательно. При этом номинальная мощность всего котла определяется суммой номинальных мощностей последовательно соединенных секций. При установке, котлы импульсного проточного электронагревателя могут соединяться как последовательно, так и параллельно.
Котел импульсного проточного электронагревателя может работать только в вертикальном положении. При этом предпочтительно располагать последовательно соединенные секции в одну линию с потоком снизу-вверх.
Импульсный проточный электронагреватель работает следующим образом.
Вода поступает в патрубок входа (5) и перед тем как выйти из патрубка выхода (4) электронагревателя, попадает в камеру нагрева, которая образована между корпусом (1) проточного электронагревателя и сердечником (3). При включении силового блока с установленными тиристорами напряжение подается импульсами на электрическую спираль (2).
Передача тепла от электрической спирали (2) к воде, текущей в камере, происходит не только в результате конвекции. Из-за того, что электрический ток поступает на спираль (2) импульсами, а в нагревательной камере, благодаря уменьшенному диаметру патрубков входа и выхода (4, 5) по сравнению с диаметром корпуса (1), образуются турбулизированные потоки воды, возникают условия для дополнительного перемешивания слоев воды, имеющих различную температуру. Таким образом, происходит интенсификация передачи тепла от нагретой электрической спирали (2) к протекающей воде. При повышении скоростей турбулентных вихрей усиливается контактное взаимодействие теплоносителя и спирали.
Электрический потенциал, который может возникнуть в теплоносителе в результате воздействия неизолированной электрической спирали, снимается с двух сторон элементами (7) (пассивными секциями) и, тем самым, гарантируется полная электрическая безопасность устройства.
Таким образом, описанное выше выполнение импульсного проточного электронагревателя позволяет преобразовывать электрическую энергию в тепловую с коэффициентом (К) более единицы. В результате происходит уменьшение времени нагрева потока воды и снижение потребления электроэнергии. В отдельных случаях при испытаниях было получено значение К равное 2,2. Указанный коэффициент нельзя отождествлять с коэффициентом полезного действия (КПД), поскольку система является незамкнутой.