Установка электродного нагрева жидкости

10 о Ьл Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам,обеспечивающим нагревание жидкостныхсред, например воды, в условияхотсутствия централизованного теплоснабжения,Известен электронагреватель жидкостных сред, содержащий электрические нагревательные элементы,собранные в блок нагрева на общемфланце, установленном на емкости,заполненной жидкостью Г 13.Недостатки этого нагревателя -высокий расход потребляемой электроэнергии, малый срок службы и необходимость применения для его изготовления дорогостоящих токопроводя"щих материалов.Наиболее близкой к изобретениюпо технической сущности является уста 20новка электродного нагрева жидкостисодержащая нагреватель, выполненныйв виде цилиндрического, наружного элек.трода, в котором коаксиально и с зазорами относительно друт друга и его 25стенки расположены три цилиндрических электрода, снабженные выводами,соединенными через переключающееустройство с источником переменноготока 2. 30Недостатками известного нагревателя являются сложность конструкции,большая металлоемкость и небезопасность в эксплуатации из-за возможности появления на его корпусе опас- З 5ного напряжения прикосновения.Цель изобретения - повышение эф"фективности нагрева и снижение металлоемкости нагревателя,Поставленная цель достигается тем.40что в установке электродного нагреважидкости, содержащей нагреватель,выполненный в виде цилиндрическогонаружного электрода, в котором коаксиально и с зазорами относительно 45друг друга и его стенки расположенытри цилиндрических электрода, снабженные выводами, соединенными черезпереключающее устройство с источни ком переменного тока, зазор междуцилиндрическими поверхностями сосед"них электродов выбран в пределах где 3 сФ, " диаметры образующихзазор поверхностей,причем средний электрод и наружный подсоединены к рабочемунулю, а крайние электроды - кодной из фазисточника.На фиг. 1 изображен электронагреватель, на фиг. 2 - его принципиальная электрическая схема.Электронагреватель выполнен из нагревательного элемента в виде четырех блоков и коаксиально расположенных внутреннего 1, среднего 2, крайнего 3 и экранирующего 4 цилиндрических электродов с центрирующими между ними диэлектрическими изоляторами 5, открытых с обоих торцов для возможности циркуляции жидкости в кольцевых зазорах 6 между ними. Цилиндрические электроды 1, 2 и 3 верхними торцами прикреплены к гори" зонтальному силовому вводу 7, соединенному с переключающим устроиством 8. При этом для обеспечения циркуляции жидкости в верхних торцах образованы вырезы 9. Экранирующий электрод 4 посредством соединителя 10 жестко связан со средним цилиндром 2.Цилиндрические электроды 1-4 установлены с охватом друг другом по всей длине при ширине кольцевых зазоров 6 между ними, обеспечивающих максимальную плотность тока на смежных цилиндрических поверхностях электродов, согласно соотношению ус-Ь - (0,6 . где 0, и о - диа Эосаввметры смежных поверхностей цилиндров, ближайше расположенных по отношению друг к другу. Для воды оптимальной является ширина кольцевых зазоров в пределах 2,5-5 мм, так как при увеличении зазора более 5 мм концентрация электромагнитных полей и, следовательно, плотность тока на смежных цилиндрических поверхностях электродов уменьшается, а в случае уменьшения зазора менее 2,5 мм наблюдается неустойчивая работа и случаи электрического пробоя между цилиндрами.Силовой ввод 7 выполнен в виде диэлектрического проходного изолятора 11 цилиндрической формы, по торцам которого образованы симметричные кольцевые ступени 12 и на них уста новлены поджимные кольца 13 с прокладками 14 из эластичного термостойкого материала. В изоляторе 11,кольцах 13 и прокладках 14 выполненыотверстия, через которые пропущенытокопроводящие шпильки 15 с резьбой зна верхних концах, на которых установлены гайки 16, обеспечивающие обжатие прокладок 14 для создания герметичности силового ввода 7, а такжеслужащие для фиксации клеим 17 спроводами 8. Нижние концы шпилек 1015 жестко прикреплены к соответствующим цилиндрическим электродам 1,2 и 3 для обеспечения соединенияих с корпусом силового ввода 7.Электронагреватель посредством 15фланца 19, фиксирующего кольца 20,прокладки 21 и болтов 22 смонтированна крышке емкости 23.Переключающее устройство 8, служащее для оперативного регулирования мощности нагрева, с одной стороны соединено с фазой и рабочимнулем сети 380/220 В, а с другойстороны с помощью проводов 18 клеммами 17 соединено с верхними концами 25токопроводящих шпилек 15 так, чтовнутренний 1 и наружный 3 цилиндрические электроды с помощью переклю-.чающего устройства одновременно илипопеременно подключаются к фазе, 30а средний электрод 2 соединен с рабочим нулем.Корпус емкости 23 соединен с защитным заземлением 24.Электронагреватель работает следу-З 5ющим образом,После установки нагревателя накрышке емкости 23 с жидкостью посредством переключающего устройства устанавливают требуемую ступень мощности.40При подаче напряжения на электродыв кольцевых зазорах между ними возникают и концентрируются электромагнитныеполя, вызывающие интенсивный нагревжидкость в зазорах, Холодная жидкостьпоступает с нижнего торца нагревателя в кольцевые зазоры 6 и, гравитационно циркулируя по ним, под действием электромагнитного поля нагревателя, поднимается вверх и через вырезы 9 в электродах выходит в нагретом состоянии.При подаче напряжения на электрод 3 ток течет от фазы сети по внутренней поверхности электрода и, равно мерно пересекая циркулирующую жидкость в кольцевом зазоре между электродами 3 и 2, переходит на наружнюю поверхность электрода 2 и далее - крабочему нулю сети,При подаче напряжения на электродток течет и концентрируется навсей его наружней поверхности и, равномерно пересекая циркуляцию жидкости в кольцевом зазоре между смежнымиповерхностями электродов 1 и 2, переходит на внутреннюю поверхность электрода 2 и далее - к рабочему нулю сети.При подаче напряжения на электроды3 и 1 одновременно, ток одновременнотечет по указанным направлениям.Таким образом обеспечиваются необходимая интенсивность нагрева жидкостии соответствующее регулирование мощности нагревателя.Эффективность описанной установкипо сравнению с аналогом состоит втом, что в ней электромагнитныеполя концентрируются и запираютсяв зазорах между коаксиально и близкорасположенными, охватываемыми повсей длине друг друга цилиндрическими электродами, При этом значительно улучшается использование эффектаблизости и поверхностного эффекта,1 усиливающих концентрацию тока насмежных цилиндрических поверхностяхэлектродов, повышающие электрическоесопротивление, КПД и сО 5 р электронагревателя и устройства в целом.Вследствие эффекта близости иповерхностного эффекта, ток на на.ружной поверхности экранирующегоэлектрода - корпуса незначителен, чтоснижает напряжение прикосновения научастке "корпус-земля" до практически безопасных пределов (от нескольких мВ до 1-2 В). Это позволяет надежно обеспечить безопасность персонала,не прибегая к сложным и специальным мероприятиям техники безопасности.Электронагреватель обеспечивает.высокую степень пожарной безопасности, так как работает с максимальнымитемпературами нагрева, не превышающими температуру кипения жидкости(например, для воды 100-135 С). Приэтом выкипание или аварийное вытекание жидкости из емкости нагревааварийной ситуации не создает, таккак при этом нагрузка падает до"нуля", а ток и нагрев прекращаютсявообще.Регулировка мощности данногоэлектронагревателя жидкостных средне требует сложного в изготовлениии в эксплуатации устройства, перемещающегося непосредственно в нагревателе среды, а осуществляется просто и оперативно с пульта управления, располагаемого на потребности на любом расстоянии от нагревателя,.Бандур а аказ 6948 45 8 Подл ное ССС 4/ ППН "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная Фил Тираж ВНИИПИ Госуд по делам и 113035, Моск