ПЛЕНОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к области электротермии, а именно к гибким электронагревателям, которые могут быть использованы для создания комфортных условий человеку в не отапливаемых или плохо отапливаемых помещениях.
Известен пленочный электронагреватель, содержащий резистивный нагревательный элемент в виде контура меандровой формы, расположенный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками и снабженный выводами для подключения к электрической сети, где нагревательный элемент выполнен в виде единой токопроводящей нити, при этом меандры образованы изгибами нити (См. патент RU на полезную модель №121681, МПК H05B 3/30, заявл. 01.03.2012, опубл. 27.10.2012 «Пленочный электронагреватель»).
Однако известный электронагреватель обладает рядом недостатков, одним из которых является низкая тепловая мощность и низкая надежность.
2
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому электронагревателю и выбранным в качестве ближайшего аналога является пленочный электронагреватель, содержащий резистивный нагревательный элемент в виде контура меандровой формы, образованного единой токопроводящей проволокой из высоколегированной нержавеющей стали, расположенный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками и снабженный выводами для подключения к электрической сети, контур образован проволокой из стали от 0,03 до 0,3 мм в поперечном сечении (См. патент на полезную модель RU №152927 по классу МПК H05B 3/36, заявл. 09.12.2014, опубл. 27.06.2015. «Пленочный электронагреватель»).
Недостатком известного пленочного электронагревателя является низкая эффективность нагрева окружающего воздуха из-за размещения параллельных нитей резистивного элемента на одинаковом расстоянии друг от друга по высоте от нижнего края электронагревателя к верхнему краю электронагревателя и в конечном итоге низкие эксплуатационные характеристики нагревателя.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание пленочного электронагревателя с высокими эксплуатационными качествами, позволяющего обеспечить наиболее эффективный нагрев окружающего воздуха в помещении за счет увеличения конвективной составляющей в общем процессе теплопередачи.
Техническим результатом, позволяющим решить эту задачу, является увеличение скорости движения потока теплого воздуха, проходящего вдоль электронагревателя от его нижнего края к верхнему краю за счет создания на самом электронагревателе участков с различной температурой, что усиливает естественное движение более теплого воздуха вверх и повышает эффективность теплопередачи в обогреваемом помещении.
Кроме того, задачей предлагаемой полезной модели является расширение арсенала технических средств, обеспечивающих обогрев помещений, следовательно, дополнительный технический результат заключается в реализации этого назначения.
Поставленная задача достигается тем, что в пленочном электронагревателе, содержащем резистивный нагревательный элемент в виде контура меандровой формы, включающего параллельные нити, связанные изгибами, образованного единой токопроводящей проволокой, расположенный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками и снабженный выводами для подключения к электрической сети, согласно полезной модели, параллельные нити нагревательного элемента выполнены так, что расстояние между соседними параллельными нитями превышает расстояние между предыдущими соседними параллельными нитями в направлении от нижнего края электронагревателя к верхнему краю электронагревателя и определяется по формуле
,
i
где S - расстояние (ширина) между соседними параллельными нитями на i-номере итерации;
min
S - минимальное расстояние между соседними параллельными нитями резистивного элемента для данного пленочного нагревателя;
Н - общая высота нагревателя;
N - общее число параллельных нитей резистивного элемента, размещенных на нагревателе;
i - номер итерации.
Токопроводящая проволока может быть выполнена из нихрома.
Токопроводящая проволока может быть выполнена из высоколегированной нержавеющей стали.
Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам информации свидетельствуют о том, что предлагаемый пленочный электронагреватель не известен, т.е. соответствует критерию «новизна».
Предлагаемый пленочный электронагреватель может быть изготовлен на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, т.к. для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, широко выпускаемое отечественной и зарубежной промышленностью.
Таким образом, заявляемый пленочный электронагреватель соответствует критерию «промышленная применимость».
Выполнение параллельных нитей так, что расстояние между соседними параллельными нитями превышает расстояние между предыдущими соседними параллельными нитями в направлении от нижнего края электрообогревателя к верхнему краю электронагревателя и определяется по формуле
,
i
где S - расстояние (ширина) между соседними параллельными нитями на i-номере итерации;
min
S - минимальное расстояние между соседними параллельными нитями резистивного элемента для данного пленочного нагревателя;
H - общая высота нагревателя;
N - общее число параллельных нитей резистивного элемента, размещенных на нагревателе;
i - номер итерации.
Данная формула определяет величину расстояния между соседними параллельными нитями нагревательного элемента как переменную величину, зависящую от количества нитей, общей высоты укладки этих нитей, что позволяет создать разность температур между нижним и верхним краями электронагревателя. Эта разность температур обеспечивает усиление естественной конвенции, т.е. усиление скорости движения потока теплого воздуха и, как следствие, увеличивает теплоотдачу электронагревателя и обеспечивает наиболее эффективный нагрев окружающего воздуха.
Выполнение токопроводящей проволоки из нихрома позволяет значительно повысить устойчивость нагревательного элемента, снизить выход из строя из-за скачков напряжения в сети пленочного электронагревателя и тем самым повысить эксплуатационные качества электронагревателя в целом.
Выполнение токопроводящей проволоки из высоколегированной нержавеющей стали так же позволяет повысить устойчивость нагревательного элемента, снизить выход из строя из-за скачков напряжения в сети пленочного электронагревателя и тем самым повысить эксплуатационные качества электронагревателя в целом.
Таким образом, совокупность существенных признаков предлагаемого пленочного электронагревателя позволяет достичь заявленного технического результата, а именно увеличения скорости движения потока теплого воздуха, проходящего вдоль электронагревателя от его нижнего края к верхнему краю за счет создания на самом электронагревателе участков с различной температурой, что усиливает естественное движение более теплого воздуха вверх и повышает эффективность теплопередачи в обогреваемом помещении.
И, следовательно, решить поставленную задачу - создание пленочного электронагревателя с высокими эксплуатационными качествами, позволяющего обеспечить наиболее эффективный нагрев окружающего воздуха в помещении за счет увеличения конвективной составляющей в общем процессе теплопередачи.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом.
На фиг. 1 представлен общий вид пленочного электронагревателя.
Пленочный электронагреватель содержит резистивный нагревательный элемент 1 в виде контура меандровой формы, включающего параллельные нити 2, связанные изгибами 3, образованного единой токопроводящей проволокой, расположенный между двумя гибкими термостойкими электроизоляционными пленками 4 и снабженный выводами 5 для подключения к электрической сети. Параллельные нити 2 нагревательного элемента 1 выполнены так, что расстояние между соседними параллельными нитями превышает расстояние между предыдущими соседними параллельными нитями в направлении от нижнего края электронагревателя к верхнему краю электронагревателя и определяется по формуле
,
i
где S - расстояние (ширина) между соседними параллельными нитями на i-номере итерации;
min
S - минимальное расстояние между соседними параллельными нитями резистивного элемента для данного пленочного нагревателя;
Н - общая высота нагревателя;
N - общее число параллельных нитей резистивного элемента, размещенных на нагревателе;
i - номер итерации.
Токопроводящая проволока может быть выполнена из нихрома.
Токопроводящая проволока может быть выполнена из высоколегированной нержавеющей стали.
Устройство собирают следующим образом:
Предварительно, исходя из требуемой мощности пленочного электронагревателя, определяют тип токопроводящей проволоки и количество параллельных нитей электронагревателя. Далее выбирают высоту электронагревателя и минимальное расстояние между параллельными нитями и по указанной выше формуле рассчитывают расстояние между каждой парой параллельных нитей нагревательного элемента, при этом отсчет начинают от самой нижней пары параллельных нитей. Затем по имеющимся данным о расстоянии между параллельными нитями формируют контур меандровой формы и устанавливают для него выводы для подключения к питающей сети методом опрессовки в гильзы. В завершении получившийся контур заключают между двумя термостойкими электроизоляционными пленками методом ламинирования при определенной температуре.
Пример 1
При необходимости изготовить электронагреватель мощностью 500 Вт, высота которого Н=600 мм.
Решение
min
Для получения требуемой мощности 500 Вт требуется 10 параллельных нитей нихромовой проволоки. Задаем минимальное расстояние между параллельными нитями S=15 мм.
Тогда, согласно формуле, получаем:
- расстояние между первой и второй нитями
- расстояние между второй и третьей нитями
- расстояние между третьей и четвертой нитями и т.д.
4
5
6
7
8
9
Нетрудно подсчитать далее, что S=56,32 мм; S=66,65 мм; S=76,98 мм; S=87,31 мм; S=97,64 мм; S=107,97 мм.
Для проверки складываем полученные расстояния и получаем значение, близкое к требуемой высоте 600 мм (без учета погрешности округления).
Пример 2
При необходимости изготовить электронагреватель мощностью 200 Вт, высота которого Н=200 мм.
Решение
min
Для получения требуемой мощности 200 Вт нам потребуется 6 параллельных нитей нихромовой проволоки. Зададимся также минимальным расстоянием между параллельными нитями S=20 мм.
Тогда, согласно формуле, получаем:
- расстояние между первой и второй нитями;
- расстояние между второй и третьей нитями;
- расстояние между третьей и четвертой нитями и т.д.
4
5
Нетрудно подсчитать далее, что S=46,64 мм; S=53,3 мм;
Для проверки складывают полученные расстояния и получают значение, близкое к требуемой высоте 200 мм (без учета погрешности округления).