КОТЕЛ НАГРЕВА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

Нагрев жидких теплоносителей осуществляют в системах косвенного нагрева электрическими нагревателями или пламенем жидкотопливной/газовой горелки.
Полезная модель относится к области электронагрева теплоносителя (жидких технических сред, воды, масел), в частности нагрева термального масла при плавлении и нагреве дорожных битумов до рабочей температуры на производственных предприятиях дорожного хозяйства.
Известен электронагреватель (патент RU №45884, МПК Н05В 3/28, опубл. 27.05.2005) для нагрева жидких теплоносителей, содержащий корпус с крышкой и днищем, входным и выходным патрубками с расположенными внутри трубчатыми нагревательными элементами.
Известен электронагреватель для проточных текущих сред (патент RU №2499369, МПК Н05В 3/34, опубл. 20.11.2013), содержащий корпус с расположенным внутри гибким нагревательным элементом.
Наиболее близким техническим решением является система нагрева битума в наземном битумохранилище (патент RU №86196, МПК Е01С 19/08, опубл. 27.08.2009), в нижней части которого вварены радиально трубы, в которые помещены герметичные ТЭНы. С целью увеличения коэффициента теплоотдачи от поверхности ТЭНов к трубам нагрева, трубы заполняются мелкозернистым заполнителем (например, кварцевым песком с коэффициентом теплопроводности 6 ккал/м⋅°С⋅час).
Однако, как следует из результатов эксплуатации, данному техническому решению присущи следующие недостатки:
сложность регламента герметичных ТЭНов, вследствие необходимости извлечения мелкозернистого наполнителя перед извлечением ТЭНов и заполнения пространства внутри труб нагрева при установке ТЭНов после регламентных работ;
низкая площадь нагрева теплоотдающей поверхности, ограниченная диаметром труб нагрева и диаметром емкости хранилища;
возможность спекания мелкозернистого наполнителя и выхода герметичных ТЭНов из строя, сложность последующего извлечения и использования секций нагревательных элементов.
Задачей предлагаемой полезной модели является:
повышение удобства регламентных работ (ремонтопригодности);
улучшение теплотехнических характеристик.
Сущность полезной модели заключается в том, что котел нагрева теплоносителя электрический, содержащий емкость, заборный и возвратный патрубки, герметичные оребренные термоэлектрические нагреватели (ТЭНы), датчики температуры и уровня, причем в емкость вварены металлические герметичные относительно ее внутреннего объема короба-пеналы, в которые с открытой наружной части вставлены оребренные герметичные ТЭНы так, чтобы они своим оребрением надежно соприкасались с внутренней поверхностью короба-пенала;
в котле нагрева теплоносителя между свободной внутренней поверхностью короба-пенала и оребрением двух рядом расположенных ТЭНов введены по всей длине их оребрения металлические вставки треугольной формы в поперечном сечении, обеспечивающие надежное соприкосновение наружных поверхностей вставки с внутренней поверхностью короба-пенала и оребрением двух рядом расположенных ТЭНов.
Технический результат.
Повышение ремонтопригодности достигается использованием оребренных герметичных ТЭНов, не требующих перед проведением регламентных работ дополнительных операций: ТЭНы, собранные в секции, извлекаются, и выполняется их диагностика и/или замена.
Улучшение теплотехнических характеристик теплообменного устройства достигается за счет использования коробов-пеналов, в которые с открытой наружной части вставлены оребренные герметичные ТЭНы так, чтобы они своим оребрением надежно соприкасались с внутренней поверхностью короба-пенала, что позволяет задавать нужную площадь теплоотдающей поверхности и передачи тепла от герметичных ТЭНов к коробам-пеналам через металлические элементы оребрения ТЭНов или металлические вставки треугольной формы в поперечном сечении, то есть через материал, обладающий значительной теплопроводностью (теплопроводность стали 40 ккал/м⋅°С⋅час).
Указанная задача достигается:
установкой в емкость котла металлических коробов-пеналов герметичных относительно ее внутреннего объема, то есть созданием внутри емкости полостей для размещения электрических источников тепла, не контактирующих с нагреваемой средой непосредственно, и обеспечением требуемой по площади теплоотдающей поверхности;
передачей тепла от нагревательных элементов теплоотдающей поверхности коробов-пеналов через контакт металлического оребрения герметичных ТЭНов непосредственно или через дополнительные металлические вставки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен вид спереди котла нагревателя теплоносителя, на фиг. 2 - вид слева котла нагрева теплоносителя, на фиг. 3 - короб-пенал.
Котел нагрева теплоносителя электрический содержит емкость 1 с датчиками температуры 2 и уровня 3, заборным 4 и возвратным 5 патрубками, короба-пеналы 6, с установленными в них герметичными оребренными ТЭНами 7 и металлическими вставками треугольного сечения 8.
Полезная модель работает следующим образом.
Перед включением котла нагрева емкость котла должна быть заполнена рабочей жидкостью до требуемого уровня, регулируемого датчиком 3. Электрический ток подают на контакты герметичных оребренных ТЭНов 7. Тепло от нагревателей через точки контакта оребрения ТЭНа и/или через металлические вставки 8 (при их использовании) передается стенке короба-пенала 6 и нагреваемой среде - рабочей жидкости. Нагретая до рабочей температуры, контролируемой датчиком температуры 2, жидкость насосом подается в систему через заборный патрубок 4 и возвращается из системы через возвратный патрубок 5.
При необходимости замены ТЭНов, извлекают последовательно металлические вставки 8 (при их использовании) из коробов-пеналов 6, а затем оребренные герметичные ТЭНы 7 в сборке осуществляют замену ТЭНа(ов). Слив рабочей жидкости из системы не требуется.
Использование коробов-пеналов герметичных относительно внутреннего объема емкости котла и герметичных оребренных ТЭНов плотно контактирующих с внутренней поверхностью коробов-пеналов своим оребрением непосредственно или через металлические вставки треугольного сечения позволит:
создать необходимую по площади теплоотдающую поверхность путем подбора параметров поперечного сечения коробов-пеналов, их длины и количества;
обеспечить хорошую передачу тепла через контактирующие металлические части ТЭНов и коробов-пеналов;
упростить регламентные мероприятия ввиду отсутствия контакта ТЭНов и нагреваемой среды и выполнения операции извлечения ТЭНов из коробов-пеналов в один-два приема.