ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ
ELECTRIC HEATER

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для обогрева жилых и производственных помещений и горячего водоснабжения, а также для нагрева гальванических ванн в производстве деталей приборо- и машиностроения.
Известен электронагреватель для обогрева жилых и производственных помещений и горячего водоснабжения, содержащий многопластинчатые электроды, выполненные из разнородных материалов - нержавеющей стали и титанового сплава (патент РФ №2187048, МКИ 7 F24H 1/20). В качестве нагреваемой среды используют водный раствор нитрата натрия и аммония лимоннокислого трехзамещенного. Недостатками этого электронагревателя являются: дорогостоящий материал электродов; сложный состав нагреваемой среды; недостаточная эффективность; сложность эксплуатации.
-2
-1
-2
-1
Известен электронагреватель для обогрева жилых и производственных помещений и горячего водоснабжения, содержащий многопластинчатые электроды, выполненные из графита (патент РФ №2279016, МПК F24H 1/20). В качестве нагреваемой среды используют водный раствор морской соли при концентрации 50-80 г/л. Такой раствор имеет удельную электропроводность от 7·10 См·см до 13·10 См·см. Недостатками этого электронагревателя являются: недостаточная эффективность преобразования электрической энергии (0,85 Вт·ч/л·°C), использование расходного материала (морской соли).
Задачей изобретения является повышение эффективности работы электронагревателя и снижение эксплуатационных расходов за счет устранения расходных материалов.
-5
-1
-2
-1
Поставленная задача решается тем, что в электронагревателе, содержащем установленные с зазором многопластинчатые графитовые электроды, соединенные токовводом и погруженные в нагреваемую среду, согласно изобретению в качестве нагреваемой среды используют воду, имеющую удельную электропроводность 1·10 См·см-6·10 См·см.
Вода может быть взята практически из любого естественного источника (наземные водоемы, реки, артезианские или колодезные скважины и т.д.) или из водопровода.
-5
-1
-2
-1
На чертеже представлен заявляемый электронагреватель в поперечном разрезе. Электронагреватель состоит из двух токовводов 1, пакета многопластинчатых электродов из графита 2, корпуса 3. Электроды погружают в нагреваемую среду 4, представляющую собой воду, имеющую удельную электропроводность от 1·10 См·см до 6·10 См·см.
Устройство работает следующим образом. На токовводы 1 подают переменное напряжение промышленной частоты. В результате непосредственно через нагреваемую среду потечет ток между электродами 2 с выделением тепла как в нагреваемой среде, так и на поверхности графитовых электродов.
-5
-1
-2
-1
При использовании в предлагаемом электронагревателе воды, имеющей удельную электропроводность ниже 1·10 См·см или выше 6·10 См·см, происходит увеличение удельных энергозатрат.
-2
-1
-5
-1
Предполагаемый механизм повышенной эффективности электронагревателя основывается на неравнозначности тепловых эффектов химических реакций образования окислов углерода в анодный полупериод и восстановления окислов в катодный полупериод электрического тока. При электропроводности более 6·10 См·см возрастает роль электрохимических реакций, которые идут с поглощением тепла. При электропроводности менее 1·10 См·см уменьшается количество реакций, идущих с поглощением тепла. Газообразования на поверхности электродов во время нагрева не обнаружено.
Результаты экспериментальной проверки предложенного устройства представлены в таблице.
Сравниваемые устройства
Объем, л
Потребляемая мощность, кВт
Время нагрева, мин
Изменение температуры, °C
Удельные энергозатраты, Вт·ч/л·°C
Устройство по прототипу
3,5
2,7
4
60
0,85
Предлагаемое устройство
3,5
0,95
4
60
0,3
Анализ результатов экспериментальной проверки показывает, что использование заявленного электронагревателя повышает эффективность преобразования электрической энергии в тепловую. Для работы предложенного устройства не требуется применять расходный материал (морскую соль).