Электронагреватель текучей среды

(51)4 Н ОМИТЕТ ОТКР ЫТИ ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕ 7/2487 ко-техроблем икотемЭнеР4.Й СР т ержитагреиз ко ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Специальное конструкторснологическое бюро Института пмашиностроения АН УССР(54) ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧ Изобретение относится к электрическим нагревателям текучей среды,преимущественно жидкостей, и можетбыть использовано в системах точного термостатирования,Целью изобретения является повышение интенсивности теплообмена.На фиг.1 показан нагревательныйэлемент с кольцами, расположеннымвнутри кожуха; на фиг, 2 - вариантнагревателя, общий вид,Электронагреватель текучей среды,преимущественно жидкости, сододин или несколько трубчатых нвательных элементов 1, каждыйторых заключен в отдельный кожух 2,соединенный патрубками 3 и 4 соответственно для подвода и отводажидкости, движущейся внутри кожухавдоль нагревательного элемента, итоковводы для подключения питающего 57) Изобретение относится к системам термостатирования теплонагруженного электрофизического оборудования Целью изобретения является повышение интенсивности теплообмена, В устро стве на поверхности трубчатого наг- ревательного элемента расположены турбулизирующие кольца с шагом, составляющим 4-8 их высоты. При этом высота колец составляет 0,05-0,3 зазора от наружной стенки нагревательного элемента до внутренней поверхности цилиндрического кожуха, Нагреваемая среда, проходя в указанном зазоре,турбулизируется, что позволяет снизить инерционность нагревателя и увеличить интенсивность теплооб мена. 2 ил,напряжения, На поверхности трубчатого нагревательного элемента 1 находятся турбулизирующие .кольца 5, расположенные с шагом Б, составляющим4-8 кк высоты Ь, а высота колец составляет 0,05-0,3 расстояния 0 от наружной стенки нагревательного элемента до внутренней поверхности цилиндрического кожуха.Электронагреватель рабо ает следующим образом,Холодный теплоносител, температура которого может колебаться в пределах +2 С, поступает в патрубки 3для подвода жидкости проходит по каУналам, образованным нагревательнымиэлементами 1 и элементами кожуха 2,подогреваетсяв этих каналах засчет тепла, отдаваемого ТЭНом, и че"рез патрубки 4 для отвода жидкостиудаляется из нагревателя. Питающее14748напряжение на ТЭНы подается через токовводы. В процессе работы температура жидкости на выходе из нагревателя поддерживается постоянной за счет изменения во времени электрической мощности на трубчатых электронагревателях. Точность статирования выходной температуры жидкости во многом определяется тепловой инерцион ностью нагревателя.Уменьшение тепловой инерционности в предлагаемом. электронагревателе жидкости осуществляется следующим образом. В исследуемом диапазоне изменения расхода имеет место переходный режим течения в каналах устройства, образованных ТЭНом и кожухом.Течение же в области перехода характеризуется наличием относительно 20 толстых пристеночных слоев, в которых сосредоточено основное термическое сопротивление потоку тепла от нагревательного элемента к жидкости и срабатывается основная доля темпе ратурного напора между стенкой ТЭНа с осью канала. Поэтому для достижения заметных эффектов снижения тепловой инерционности за счет применения турбулизирующих колец необходимо 30 использовать кольца сравнительно1большой высоты, соизмеримой с толщиной рассмотренного пристеночного слоя. Эта высота должна быть существенно больше высоты турбулизирующих колец, используемых в кольцевых каналах для интенсификации теплообмена при развитом турбулентном течении, в пределах 0,05-0,3 расстояния от .наружной стенки нагревательного элемента до внутренней поверхности ци" линдрического кожуха. Существенным образом влияет на тепловую инерционность нагревателя 5 и взаимное расположение турбулизирующих колец. При частом расположении турбулизирующих колец (Я/Ь 4) в промежутках между ними возникают неравномерные температурные распределения и застойные зоны, в результате чего заметно ухудшается обмен импульсом и энергией между пристеночным слоем, расположенным вблизи поверхности ТЭНа, и основным потоком нагреваемой жидкости, Это приводит к снижениЮ интенсивности теплообмена между трубчатым электронагревателем и жидким теплоносителем 704и к возрастанию тепловой инерционности нагревателя,Более редкое расположение турбулизирующих колец (Я/Ь8) способствует тому, что турбулентные пульсации, возникающие в результате отрыва потока с вершин колец, успеваютзаметно затухать на пути от однойвершины к другой, снижая при этоминтенсивность теплообмена и увеличивая тепловую инерционность нагревателя.Наиболее оптимальным для снижениятепловой инерционности нагревателяявляется расположение турбулизирующих колец с шагом, составляющим4-8 их высоты, когда турбулентныепульсации скорости и температуры,возникающие при периодическом разрушении вихревых структур, перено"сятся основным потоком жидкостиблизко к поверхности ТЭНа, существенно увеличивая теплоотдачу от ТЭНа кжидкости и уменьшая тепловую инерционность электронагревателя, Такимобразом, найболее оптимальным дляуменьшения тепловой инерционностинагревателя является использованиетурбулизирующих колец высотой 0,050,3 расстояния от наружной стенкинагревательного элемента до внутренней поверхности цилиндрическогокожуха и шагом, составляющим 4-8 ихвысоты.Использование предлагаемогоэлектронагревателя способствует более эффективной работе системы термостатирования; в состав которой вха"дит данный нагреватель жидкости,Формула изобретенияЭлектронагреватель текучей среды,содержащий трубчатый нагревательныйэлемент с оребрением на наружнойповерхности, установленный в трубчатом кожухе соосно с ним, кожух снабжен патрубком выхода нагреваемойсреды и патрубком входа, присоединенным к одному из его концов, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что сцелью повышения интенсивности теплообмена, оребрение выполнено в видеколец, установленных с шагом, составляющим 4-8 их высоты, которая приэтом составляет О, 05-0, 3 зазора отнаружной стенки нагревательного элемента до внутренней поверхноститрубчатого кожуха, а патрубок выходаприсоединен к другому концу кожуха,-35, Раушская наб., д, 4/5 исноеытиям при ГКНТ СС