Электродный нагреватель текучих сред

( Ос 3 С где- внутренний метр полог стержня, м, - высота электрщ - масса пакета ов, м элект ес ких пластин, погруж в воду, кг,9 - наибольший расход в м /с,С = 3,15 с кг /м - и ный коэффициент. н стоян ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПо ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(7 1) Саратовский ордена "Знак Почета" институт механизации сельскогохозяйства им. М.И. Калинина(56) 1, Патент США У 4297563,кл. Р 22 В 1/28, 1981,2. Авторское свидетельство СССРВ 165265, кл, Н 05 В 3/60, 1965.(54) (57) ЭЛЕКТРОДНЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧИХ СРЕД, содержащий снабженный патрубками ввода и вывода среды корпус, в котором установлены пакет вертикальных неподвижных разделенных зазорами пластинчатых элект родов и введенный в указанные зазоры пакет равновеликих электродам изоляционных пластин, соединенных со штоком вертикального перемещения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью автоматического поддержания заданной температуры средыпри изменении ее расхода, патрубокввода расположен на одной оси соштоком, а пакет изоляционных пластинснабжен соединенным со штоком клапаном, выполненным в виде тарелкии полого, установленного подвижнов патрубке ввода стержня, в стенкекоторого выполнены диаметральнопротивоположные прямоугольные отверстия, высота которых равна высотеэлектродов, а ширина выбрана в соответствии с формулой10 Цель изобретения - автоматическое поддержание заданной температуры среды при изменении ее расхода.Для достижения укаэанной цели в электродном нагревателе текучих сред, содержащем снабженный патрубками ввода и вывода среды корпус, в котором установлены пакеты вертикальных неподвижных разделенных зазорами пластинчатых электродов и введенный в указанные зазоры пакет 55 равновеликих электродам изоляционных пластин, соединенных со штоком вертикального перемещения, патруИзобретение относится к электротехнике, а именно к устройствамэлектродного нагрева воды, и можетнайти применение преимущественнов сельском хозяйстве, 5Известен электродный проточныйводонагреватель, состоящий из корпуса и электродов, выполненных ввиде концентричных цилиндрических металлических пластин. Нагревосуществляется при протекании токачерез слой воды между электродами 1 ..Недостатком этих электроводонагревателей является отсутствиевозможности поддержания заданнойтемпературы воды при изменении еерасхода, так как конструкция электроводонагревателя не имеет устройства, обеспечивающего постоянстватемпературы воды при изменении еерасхода.Наиболее близким к изобретениюявляется электродный нагревательтекучих сред, содержащий снабженный 25патрубками ввода и вывода средыкорпус, в котором установлены пакет вертикальных неподвижных разделенных зазорами пластинчатыхэлектродов и введенный в указанныезазоры пакет равновеликих электродам изоляционных пластин, соединенных со штоком вертикального перемещения 2.Однако известный электронагреватель также не обеспечивает автоматическое регулирование мощности сцелью поддержания заданной температуры воды при изменении ее расхода,так как отсутствует устройство,обеспечивающее перемещения электродов в зависимости от изменения расхода воды,863 2бок ввода расположен по одной оси со штоком, а пакет изоляционных пластин снабжен соединенным со штоком клапаном, выполненным в виде тарелки и полого, установленного подвижно в патрубке ввода стержня, в стенке которого выполнены диаметрально противоположные прямоугольные отверстия, высота которых равна высоте электродов, а ширина выбрана в соответствии с формулой03 со = - (ц 1,1 Ъгде б - внутренний диаметр пологоцилиндрического стержня,м- высота электродов, м,ц 1 - масса пакета диэлектрических пластин, погруженныхв воду, кг;- наибольший расход воды,м /с,С = 3,15 с кг /и - потоянныйнгкоэффициент,На фиг. 1 показан электродныйнагреватель текучих сред (нижнеепредельное положение тарельчатогоклапана), продольный разрез, нафиг. 2 - то же, верхнее предельноеположение клапана; на фиг. 3 - тарельчатый клапан, продольный раз-,рез, на фиг. 4 - разрез А-А нафиг. 3.Электродный нагреватель содержит пластинчатые электроды 1 и диэлектрические пластины 2, которыесобраны в виде многопластинчатыхпакетов. С помощью штока 3 диэлектрические пластины соединены с клапаном 4. Он состоит из тарелки 5,выполненной из электроизоляционного материала, и полого цилиндрического стержня 6, который размещенво входном патрубке 7 и имеет воз"можность перемещаться в нем. В стенке цилиндрического стержня 6 с диаметрально против оположных с торон сделаны прямоугольные отверстия 8, повысоте равные высоте электродов, аширина ихопределяется выражениеми 1 щгде 3 - внутренн й диаметр пологоцилиндрического стержня, м,-высота электродов, м;П 1. - масса пакета диэлектрических пластин, погруженныхв воду, кг;( - наиболыш 1 й расход воды,м "/с;С = 3,15 с кг /м - постоянныйф 112 2коэффициент.Диэлектрические пластины связаны с тарельчатым клапаном, размещенным подвижно во входном патрубке и имеющим полый стержень с прямоугольными отверстиями в стенке. При некотором расходе Я) вода из входного . патрубка проходит через указанные отверстия и динамический напор Г поднимает пластины вверх. Они занимают такое положение, когда Р 1 уравновешивается силой Г 2, надрав ленной вниз (масса подвижной части), Покажем что в любом положении под)вижных пластин сохраняется неизменная температура нагретой воды - 8Известно, что рН( Х 7где Р;1 - мощность, потребляемая водонагревателем; С, Ц; - теплоемкость и расход воды,8 - температура холодной воды(на входе в водонагреватель).В свою очередь для нагревателей с плоскопараллельными электродами потребляемая мощность зависит от высоты электродов 11; , не закрытых диэлектрическими пластинами где А - постоянная нагревателя, зависящая от напряжения сети,ширины электродов и расстоя 40ния между ними.На тарельчатый клапан действует динамический напор Е,= М(3) 45 где Е; - коэффициент местного.сопротивления,- скорость истечения водыиз прямоугольного отверс- .50тия шириной 0 и высотой 11,Из гидравлики известно0. (4) Запишем уравнение равновесия- поднимающие усилия, действующиена подвижнуючасть;Г = т - масса подвижнойчасти, погруженной в воду;3 - диаметр стержняклапана.Подставляя (4) в (3), а затем в (5), находим уравнение высоты подъема подвижных пластин при 1 -м расходеЯ.Н(6)в ФПодставив (6) в (2), а затем в (1), находим Из уравнения (7) видно, что температура нагретой воды не зависит от расхода, что и требовалось доказать.Все входящие в уравнение (7) величины - постоянные конструктивные параметры.ЮТак как геометрические размеры .электродов выбираются по максимальноиу расходу и заданной температуре нагретой воды, то наибольшая высота, электродов и, следовательно, прямоугольного отверстия - известные величины. Тогда из уравнения (6) находим выражение для ширины отверстия 3 , которое приводится в формуле изобретения.Устройство работает следующим образом.Температура воды на выходе из электроводонагревателя зависит от расхода потребляемой воды. Для поддержания заданного ее значения мощность электроводонагревателя регулируется при помощи тарельчатого клапана 4.Нижнее его предельное положение (фиг. 1) характеризуется отсутствием расхода потребляемой воды. При этом электроды 1 полностью перекры-, ваются диэлектрическими пластинаии 2 и мощность электроводонагревате. - ля равна нулю.Верхнее предельное положение тарельчатого клапана 4 (фиг. 2) характеризуется расходом, рассчитан-. ным на максимальное потребление воды. В этом случае диэлектрическиепластины 2 перемещаются вверх навысоту, равную высоте прямоугольныхотверстий 8 в стенке цилиндрического стержня. В этом положении электроды полностью открыты (не перекрываются диэлектрическими пластинами),в результате чего в электронагревателе выделяется наибольшая мощность. При любом другом расходе воды, меньшем максимального, разность давлений в полом цилиндрическом стержне 6 и в электроводонагревателе создает силу, которая поднимает тарельчатый клапан 4 вверх, а следователь- но, и диэлектрические пластины 2 в промежуточное положение. В этом случае электроды 1 перекрываются диэлектрическими пластинами 2 частично и в электродном нагревателе выделяется мощность, необходимая для под 17863 6ддержания заданной температуры водыпри этом частичном расходе.Таким образом, благодаря такой зависимости мощности нагревателя от 5 положения тарельчатого клапана 4(диэлектрических пластин 2), температура воды на выходе из электроводонагревателя остается практическипостоянной и не зависит от измененияее расхода.Использование изобретения вэлектродном нагревателе воды, например, мощностью до 10 .кВт и сизменением расхода воды от 10 до500 л/ч позволит снизить стоимость,установки и расход электроэнергиина 15-207 за счет исключения из схемы измерительных, усилительных иисполнительных органов традиционныхсредств автоматизации, а также засчет плавного и непрерывного регулирования потребляемой мощности.1117863 А-А иг. аказ 7279/44 Тираж 782 П ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4писное Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Филиал Составитель Редактор О. БугирТехред М.Теп