ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ЖИДКОСТИ

Заявляемая полезная модель относится к индукционным нагревательным устройствам, в частности, к индукционным нагревателям жидких сред и может быть использована для получения горячей воды в отопительных системах жилых и производственных помещений, а также в качестве резервного источника теплоснабжения.
Известно «Устройство индукционного нагрева жидких сред» по патенту на полезную модель РФ, №87856, МПК H05B 6/10, от 02.06.2009, содержащее корпус, входной и выходной патрубки, индукционную катушку, центральный внутренний канал для отвода нагретой жидкости. При подаче в катушку переменного тока происходит индукционный нагрев металлических элементов устройства и находящейся с ними в контакте жидкости.
К недостаткам устройства можно отнести большие потоки рассеяния, присущие индукционным нагревателям без замкнутой магнитной цепи, и, как следствие, низкий коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности является «Индукционный нагреватель жидких сред» по патенту на полезную модель РФ №93507, МПК F24H 1/24, от 18.12.2009.
Нагреватель содержит герметичный корпус с входным и выходным патрубками, стакан с двойными стенками и кольцевым дном, установленным в корпусе, индукционную катушку, размещенную между стенками стакана.
Данное техническое решение принято за ближайший аналог (прототип)
К недостаткам данного технического решения можно отнести низкий коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую из-за больших потоков рассеяния и недостаточного намагничивания материала стакана.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение коэффициента преобразования электрической энергии в тепловую.
Предлагаемое техническое решение состоит из герметичного корпуса с патрубками для подвода и отвода нагреваемой жидкости, стакана с двойными стенками и кольцевым дном, установленного в корпусе, индукционной катушки, размещенной между стенками стакана.
Отличительными особенностями заявляемого технического решения является следующее:
- стакан снабжен крышкой;
- стенки стакана, кольцевое дно и крышка изготовлены из малоуглеродистой стали.
Анализ совокупности существенных признаков заявляемого технического решения, обеспечивающих его отличие от известных решений, указывает на соответствие этого решения критерию «НОВИЗНА».
Возможность осуществления заявляемой полезной модели и использование при изготовлении индукционных нагревателей жидкости указывает на соответствие этого решения критерию «ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ».
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, где изображено:
- на фиг.1 - индукционный нагреватель жидкости.
Индукционный нагреватель жидкости состоит из герметичного корпуса 1, патрубков 2 для подвода и отвода нагреваемой жидкости 9, стакана с двойными стенками и кольцевым дном 3, установленного в корпусе 1, индукционной катушки 4, размещенной между стенками стакана 3, крышки 5 стакана 3 с технологическими отверстиями 8 для электрического подключения 6 и установки группы безопасности 7. Удлиняющая трубка 10 соединяет один из патрубков 2 с подкрышечной полостью стакана 3.
Индукционный нагреватель жидкости работает следующим образом.
Нагреваемая жидкость поступает на один из патрубков 2 (на фиг.1 указан вариант с нижней подачей жидкости) и за счет напора, создаваемого внешним циркуляционным насосом, проходит лабиринт: нижний патрубок - удлиняющая трубка 10 - центральная полость стакана 3 - полость между корпусом 1 и стаканом 3 - верхний патрубок 2, омывая цилиндрические поверхности стакана 3, а также его кольцевое дно и крышку.
При подключении индукционной катушки 4 к источнику переменного тока происходит индукционный нагрев поверхностного слоя металлических элементов стакана 3 со стороны индукционной катушки 4 из-за образующихся в них вихревых токов и процессов перемагничивания [3]. За счет явления теплопроводности между смежными частями элементов стакана происходит теплопередача, а за счет принудительной конвекции между поверхностью стакана и омывающей его жидкостью происходит теплообмен, то есть нагрев жидкости [4].
Выбор материала для изготовления элементов стакана: стенки, кольцевое дно, крышка, обусловлено следующим.
Удельная тепловая мощность индукционного нагрева этих элементов при одних и тех же параметрах индукционной катушки, источника электрической энергии, геометрических размерах стакана, то есть коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую, больше в материалах с высокой электропроводимостью, магнитной проницаемостью и достигаемой магнитной индукцией в приповерхностном слое материала [5]. Этим условиям удовлетворяет технически чистое железо или близкая к нему по параметрам малоуглеродистая сталь.
Кроме того, для обеспечения режима перемагничивания элементов стакана по предельной петле гистерезиса, когда удельная тепловая мощность перемагничивания максимальна, стакан снабжен крышкой, устраняющей немагнитный зазор между стенками стакана [6].
Это техническое решение может быть широко использовано для получения горячей воды в отопительных системах жилых и производственных помещений, в том числе в качестве резервного или автономного источника теплоснабжения важных стратегических и социальных объектов при чрезвычайных ситуациях, а также для тепло- и водоснабжения систем индивидуального пользования, например, коттеджей и загородных домов.
Источники информации
1. Описание полезной модели к патенту РФ, №87856, МПК H05B 6/10, от 02.06.2009.
2. Описание полезной модели к патенту РФ №93507, МПК F24Н 1/24, от 18.12.2009 (прототип).
3. БСЭ, М.: Советская Энциклопедия, 1976 г., «Индукционный нагрев».
4. Х.Уонг. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров. М.: «Атомиздат», 1979 г.
5. Под ред. Слухоцкого А.Е. Установки индукционного нагрева. Л.: Энергоиздат, 1981 г.
6. Преображенский А.А., Бишард Е.Г. Магнитные материалы и элементы, М.: Высшая школа, 1086 г.