Устройство индукционного нагрева жидкой среды

(19) 51)5 Н 05 В ЕН И СК ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ К(56) Заявка франМв 2568083, кл, НАвторское свМ 1172092, кл. НГорбатков Сраты с индукцио ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР НИЕ ИЗОБР. МЗЗоектно-производственное гнитрон"ская и С.Г.Романовский ции05 В б/10, 1986.идетельство СССР 05 В б/10, 1985.А. и др. Химические аппанным обогревом,Изобретение относится к электротехнике, а именно к установкам индукционного нагрева жидкой среды, в частности воды, которая может быть использована в качестве теплоносителя в различных отраслях народного хозяйства.Известно устройство индукционного нагрева жидкой среды, содержащее ферромагнитную емкость с размещенной на наружной поверхности обмоткой переменного тока, патрубками входа и выхода среды (1),Недостатками такого устройства являются невысокая интенсивность теплообмена в связи с расположением нагревательной контактной поверхности ферромагнитной емкости по периферии жидкой среды и невысокая плотность теплового потока.Прототипом предложенному устройству является устройство индукционного нагрева жидкой среды, содержащее ферромагнитную емкость с размещенной на наружной поверхности обмоткой переменного тока, патрубками входа и выхода среды, системой П-образных ферромагнитных(54) УСТРОЙСТВО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ЖИДКОЙ СРЕДЫ(57) Сущность изобретения: устройство. содержит ферромагнитную емкость, обмотку переменного тока на ее поверхности, трубчатый токопровод внутри емкости, присоединенный к источнику переменного тока, снабженный ребрами или отрезками ферромагнитных труб, Взаимодействие двух индукционных систем интенсифицирует тепло обмен. 3 з,п. ф-лы, 4 ил,отрезКов труб, расположенных вокруг емкости со стороны ее наружной поверхности, пропущенных концами внутрь емкости через отверстия в ее стенке и замкнутых ферромагнитными пластинами (2).Основными недостатками этого устройства являются значительные теплопотери в связи с расположением отрезков ферромагнитных труб с наружной стороны емкости и невысокая плотность теплового потока,Цель изобретения - интенсификация теплообмена,Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что в устройстве индукционного нагрева жидкой среды, содержащем ферромагнитную емкость с размещенной на наружной поверхности обмоткой переменного тока, патрубки входа и выхода среды, внутри емкости дополнительно установлена индукционная нагревательная система, выполненная в виде зигзагообразно изогнутого трубчатого токо- провода, концы которого предназначены для присоединения к источнику переменного тока, а прямолинейные участки охваченыотрезками ферромагнитных труб большегодиаметра.Отрезки ферромагнитных труб с наружной стороны снабжены теплообменными 5пластинами.При использовании устройства для нагрева проточной среды указанные патрубкиприсоединены к торцам емкости,При использовании устройства в качестве аккумулятора тепловой энергии емкость выполнена герметичной, а указанныепатрубки присоединены к концам токопровода.Размещение токопровода в емкости позволяет повысить равномерность нагреважидкой среды по всему ее обьему и увеличить плотность теплового потока, что обеспечивает интенсификацию теплообмена,На фиг, 1 схематично изображено предложенное устройство при его использовании для нагрева проточной среды,продольный разрез; на фиг. 2 - сечение поА-.А на фиг, 1; на фиг, 3 - токопровод сотрезками ферромагнитных труб большего 25диаметра; на фиг, 4 - предложенное устройство при его использовании в качестве аккумулятора тепловой энергии, продольныйразрез.Устройство содержит заполненную 30жидкой средой ферромагнитную емкость 1с размещенной на наружной поверхностиобмоткой 2 переменного тока. Внутриемкости 1 дополнительно установленаиндукционная нагревательная система, выполненная в виде зигзагообразно изогнутого трубчатого токопровода 3, концыкоторого предназначены для подсоединения к источнику переменного тока. Прямолинейные участки токопровода 3 охвачены 40отрезками ферромагнитных труб 4 большего диаметра, Токопровод 3 изолирован отемкости 1 диэлектрическими втулками 5. Отрезки ферромагнитных труб 4 с наружнойстороны снабжены теплообменными пластинами 6 и изолированы от контакта с токопроводом 3 посредством диэлектрических втулок 7, Для обеспечения требуемойжесткости токоп ровод 3 со стороны изгибовзакреплен на стойках 8, размещенных в емкости 1.При использовании устройства для нагрева проточной среды патрубки входа 9 ивыхода 10 среды присоединены к торцамемкости 1, 55При использовании устройства в качестве аккумулятора тепловой энергии емкость 1 выполнена герметичной, патрубкивхода 11 и выхода 12 среды подсоединенык концам токопровода 3, изолированы от него посредством диэлектрических втулок13 и соединены с дополнительной системойтеплообмена (на чертеже не показано), Длянаполнения и опорожнения герметичнойемкости 1 жидкой средой она снабжена штуцерами 14 и 15 с герметизирующими клапанами (на чертеже не показано). Дляобеспечения безопасности работы устройства в качестве аккумулятора тепловойэнергии и автоматизации управления процессом теплообмена емкость 1 снабженапредохранительным клапаном 16 и датчиками давления 17 и температуры 18, связанными с системой управления (на чертеже непоказано).Работает предложенное устройство приего использовании для нагрева проточнойсреды следующим образом,Через входной патрубок 9 жидкая средапоступает в емкость 1, заполняет ее и затемпоступает в выходной патрубок 10, Послезаполнения емкости 1. жидкой средой токопровод 3 совместно с обмоткой 2 подключают к источнику переменного тока, врезультате чего магнитные цепи, образованные ферромагнитной емкостью 1 и отрезками ферромагнитных труб 4,становятся источниками тепловой энергии,передающейся жидкой среде. Эта тепловаяэнергия является результатом перемагничивания и возникновения вихревых токов, возбуждаемых в упомянутых магнитных цепяхдействием электромагнитного поля, образованного переменным электрическим током,протекающим в обмотке 2 и токопроводе 3,При использовании предложенгного устройства в качестве аккумулятора тепловойэнергии оно работает следующим образом.Через штуцер 14 при открытом обратном клапане емкосгь 1 заполняют жидкойсредой. При необходимости слив жидкойсреды осуществляют через штуцер 15 приоткрытом обратном клапане, После заполнения емкости 1 жидкой средой обратныйклапан штуцера 14 переводят в положениезакрытия и емкость 1 гэрметизируется, приэтом обратный клапан штуцера 15 остаетсязакрытым.При наличии жидкой среды в емкости 1обмотку 2 совместно с токопроводом 3 подключают к источнику переменного тока, врезультате чего магнитные цепи, образованные ферромагнитной емкостью 1 и отрезками ферромагнитных труб 4,становятся источником тепловой энергии,передающейся жидкой среде аналогичнымобразом каки при использовании для нагрева проточной среды.В качестве аккумулятора тепловой энергии предложенную установку наиболее эф 1760655фективно подключать к источнику тока во время провалов графика нагрузок в энергосистеме для аккумуляции энергии в перегретой до 160 - 170 С воде с последующим использованием аккумулированной энергии подключением патрубков 11 и 12 к дополнительной системе теплообмена.Как показали результаты экспериментальных исследований, в предложенном устройстве происходит значительная интенсификация теплообмена за счет увеличения плогности теплового потока в 7 - 10 раз в связи с образованием магнитогидродинамического движения нагреваемой среды у поверхности токопровода 3 и в промежутках между токопроводом 3 и отрезками труб 4 и у поверхности последних.Предложенное устройство за счет увеличения плотности теплового потока позволяет интенсифицировать теплообмен, что обеспечивает снижение теплопотерь при нагреве жидкой среды.ФОрмула изобретения 1. Устройство индукционного нагрева жидкой среды, содержащее ферромагнитную емкость с размещенной на наружной поверхности обмоткой переменного тока, патрубками входа и выхода среды, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации теплообмена, внутри емкости дополнитель но установлена индукционная нагревательная система, выполненная в виде зигзагообразно изогнутого трубчатого токо- провода, концы которого предназначены для присоединения к источнику переменно го тока. а прямолинейные участки охваченыотрезками ферромагнитных труб большего диаметра.2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что отрезки ферромагнитных труб с 15 наружной стороны снабжены теплообменными пластинами.З.Устройство поп.1, отл ича ю щеес я тем, что при использовании устройства для нагрева проточной среды указанные 20 патрубки присоединены к торцам емкости.4. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что при использовании устройства в качестве аккумулятора тепловой энергии емкость выполнена герметичной, а указан ные патрубки присоединены к концам токопровода.,Лапицкийгентал Составитель ИРедактор Т.Шубина Техред М,Мор Корректор П,Гереши аз 3193 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10