Электрический нагреватель

(5 С: ОСУДАРОТНЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(71) Институт Физико-техничелем энергетики АП ЛитССР(56) Патент СИА Р 3846621,кл. Н 05 В 3/02, 1973.Старикович 11.А., Резниковтоды экспериментального излурикотловых процессов, - 11.:издат, 1961, с. 34,) ЭЗТЕЕТРИЧЕС(11 Й НАГРЕВАТЕЛЬ) Изобретение относится к теплонике и может быть использовано дляучения больних тепловых потоков. Цель - увеличение теплового потока. Электронагреватель состоит из тепло- воспринимающего сердечника 1 в виде металлического стержня, на боковой поверхности которого выполнены винтовые каналы 2, а по одной - продольный паз 3, покрытый электроизоляцией, например тонким слоем оксида алюминия. В каналах 2 заложен нагревательный элемент - нитки нихромовой проволоки 4, выполненные с компенсаторами 5 теплового удлинения, размещенными в продольном пазу 3. Витки проволоки 4 к стержню 1 прижаты держателем 6, выполненным в виде разрезной в продольном направлении керамической втулки, сжатой стягивающими кольцами 7. 2 ил Е 1 табл.Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для получения больших тепловых потоков.Цель изобретения - увеличение теплового потока.5На Фиг, 1 изображен предлагаемый.эггектронагреватель, продольный разрез;на Фиг. 2 - разрез А-А на фнг. 1,Электронагреватель состоит из тепловоспринимающего сердечника 1 н видеметаллического стержня, на боковыхповерхностях последнего выполненывинтовые каналы 2, по одной из которых выполнен продольный паз 3, покры- гтый электроизоляцией, например тонким слоем алюминиевого оксида. В каналах 2 заложен нагревательный элемент - витки нихромовой проволокивыполненные с компенсаторагги 5 теплового удлинения, размещенными в продольном пазу 3. Битки проволоки 4 кстержню 1 прижаты держателем 6, выполненным в виде разрезанной в продольном направлении керамической втулки, сжатой стягивающими кольцами 7.С наружной стороны держателя б ус 1 тансвлен теплоизслируюший кожух 8.Тепло снимается с нагреваемсго торца9 стержня 1.Электронагреватель работает следующим образом,При пропускании электрического тока по виткам 4 нихромовой проволоки(не показаны) они раскаляются до све 3 Гчения. Вследствие теплового расгшгрениявитки 4 удлиняются, перемещаясь вдольвинтовых каналов 2, выполненных набоковой поверхности стержня 1. Удлинение проволоки ксмпенсирует я ксмпенсаторами 5, При этом отставании проволоки 4 от нагреваемсго стержня 1 недопускает держатель 6. Таким образомнезависимо от степени нагрева витки4 нихромовой проволоки прилегают кстержню 1, что увеличивает теплсотдачуи тем самым тепловой поток, снимаемый с торца 9,Компенсация теплового удлинениянагревательного элемента имеет смысл50лищь в том случае, если сн постоянноприжат к сердечнику 1., например, спомощью держателя б и стягивающихколец 9. Обязательным условием прижатия является правильный подбор соотношения коэффициентов линейного расширения элементов нагревателя, которые должны быть близкими, причем значения 0 держателя и стягивающих колец не могут быть больше значения осердечника, а наоборот они должныс, гасбыть меньше, т,е.1 и -- 1Ь М(с - сердечник, у - держатель, к - кольца) .П р и м е рНаиболее вероятныдиаметры сердечника в пределах нескольких десятков миллиметров, например диаметр сердечника й= 40 жг,наружный диаметр держателя д = 50 иг,наружный диаметр кольца Й 1; = 54 мм.Принимают различные температурныеуСлсвия; элементы нагреваются одинаково (до 500 С); держатель и кольцаонагреваются меньше на 80 - 90 С),чем сердечникРазмеры нагретых элементов опоеделяют чо известной зависимостис 1 = д(1 + М, ), где с 1 гг - начальныйразмер диаметра, г: - температура нагрева.Результаты расчета сведены в таблицу,Из таблицы видно, что в первых двух вариантах держатель и кольца расширяются больше, чем сердечник вследствие чего нагревательный элемент ненадежно прижат к сердечнику, а в третьем варианте, который является предпсч.ительным, зазор отсутствует. Может иметь место даже допол,нительное сжатие нагревательного элемента за счет того что держатель икольца расширяются чуть меньше, чем сердечник.С целью устранения излишнего сжатия нагревательного элемента, начагьный диаметр сердечггика можно соответственно уменьшить. Расширение сердечника чуть больше при нагреве, чем остальных элементов, может быть компенсировано также за счет упругой деформации стягивагощих колец, которые не являются жесткими.Таким образом, сбеспечение прижатия нагревательного элемента к сердечнику не представляет затруднений,Элементы предлагаемого электронагревателя могут быть выполнены из следующих материалов: сердечник - из ггеди, в пределах ожидаемой рабочей температуры 400 - 800 С г:с = (17 - 19)ф 10 1/град", держатель. - Из керамики на Основе Окиси мяГ 151 яО ( 12 1 35) гГ510 1/град; стя 1 ивающие кольца - изй, мм 1, мм с 1 к, мм Вариант расчета Значения 0 и температуры элементов нагревателя одинаковы:р( = 17 10 1/град;500 фсЗначения р одинаковы,нагрев различныйКе Ос-- 1, , -1, темМкпературв одинакова(500 фС).,с(с= 17 10 1/град;О( = М= 12"10 1/градк 40,32 50,41 54,44 40,32 50,34 50,36 40,32 50,29 54,31 Фиг. 5 161 хромистой нержавеющей стали, например 1 Х 13,= (11,8 " 13) 10 1/град.Выполнение нагревательного элемента с заранее сФормированными пет лями позволяет уменьшить напряжения в элементах нагревателя. Уменьшается опасность замыкания соседних витков проволоки в зоне продольного углубления при малом шаге намотки 4. Формула изобретения Электрический нагреватель, содержащий тепловоспринимающий сердечник с уложенным в каналы нагревательным элементом, компенсаторы теплового расширения и теплоизолирующий кожух, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения получаемого тепло 2380 6вого потька, в сердечнике выполненпродольный паз, компенсаторы выполнены в виде петель на каждом виткенагревательного элемента и расположены в пазу, а со стороны теплоиэолирующего кожуха установлен держательсо стягивающими кольцами, обжимающимивитки нагревательного элемента, приэтом сердечник, держатель и кольцавыполнены из материалов с коэФФициентами линейного расширения при соблюдении следующих соотношений: Ос Мс5 -- 11 и 1,жуЮкгде О( с- коэФФициенты линейного расширения сердечника, Мдержателяи р(к кольца соответственно,