Индукционный электронагреватель проточной среды

-10 лектронагр т корпус 1 ами 2 и 3. Ко онической ф иной 6, на на размещен и Индукционныиточных сред содержс обоих торцов днищит из двух участковсопряженных горловерхности которойзакрытый кожухом ев ,с тель проабженный пус состормы 4 и 5, ужной подуктор 7,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР,К АВТОРСКОМУ СВИ Изобретение относится к электротермии, в частности к конструкции индукционных электронагревателей проточных сред (жидкостей и газов), и предназначено для нагрева сред, используемых в различных технологических процессах микроэлектроники.Целью изобретения является повышение интенсификации тепообмена путем усиления турбулизации потока.На фиг. 1 показан индукционный электронагреватель проточных сред, общий вид; на фиг. 2- то же, продольный разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - узел 1 на фиг. 2.(54) ИНДУКЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ ПРОТОЧНОЙ СРЕДЫ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение интенсификации теплообмена путем усиления турбулизации потока. В индукционном нагревателе проточной среды в особой форме корпуса с суженной горловиной с индукционной обмоткой на ее поверхности расположены по образующим поверхности однополостного гиперболоида стержневые теплопередающие элементы. Предложен вариант двухслойной установки указанных стержней. Благодаря встречно направленной ориентации теплопередающих элементов и формы корпуса происходит значительная турбулизация потока нагреваемой среды. 1 з. п, ф-лы, 4 ил. Корпус 1 снабжен подводящим 9 и отводящим 10 патрубками, сообщенными ссютветственно тангенциальными каналами 11 и 12 с полостью корпуса. В днищах 2 и 3 выполнен с наклоном к оси по крайней мере один ряд равнорасположенных по окружности сквозных отверстий 13 (отверстия других рядов не показаны), в которые вставлены теплопередающие элементы 14, выполненные из электропроводного материала и помещенные в герметичные капсулы 15 из диэлектрика, например кварцевого стекла. Кроме того, на промежуточных дисках 16 и 17 закреплены на своих основаниях усеченные конуса 18 и 9, в верхней части каждого из которых выполнено гнездо 20 (аналогичное гнездо в конусе 19 не показано), предназначенное для размещения в нем направляющего элемента винтовой формы, образованного двумя трапецевидными пластинами 21 и 22, винтовые поверхности которых сформированы путем пластической деформации.1654988 Формула изобретения Эти пластины выпол.нены, например, из кварцевого стекла и стыкуются между собой под углом 90 при помощи пазов в основаниях трапеций, а противоположные основания трапеций использованы для крепления пластин в гнездах конусов 18 и 19. Направление закрутки винтовых поверхностейэлементов 21 и 22 совпадает с направлением закрутки потока, создаваемой тангенциальным каналом 11, 23, 24 прокладки, Размещение теплопередающих элементов в кольцевом канале, сформированном внутренними поверхностями корпуса и направляющим элементом, производится при сборке, которая производится в следующей последовательности. Предварительно производят монтаж индуктора на горловине корпуса и устанавливают кожух. После закрепления на Промежуточных дисках конусов (крепежные резьбовые элементы не показаны) в их гнездах плотно устанавливают пластины и наПравляющего элемента. Затем устанавливаЮт один из узлов в корпус и после совещения пазов на пластинах устанавливат другой узел,Капсулы с теплопередающими элементами вставляют в соосные отверстия дисков, а затем устанавливают прокладки и закрывают корпус днищами.Индукционный электронагреватель работает следующим образом.После подключения электронагревателя к контуру циркуляции проточной среды производится подача питания к индуктору от источника переменного тока. Циркулирующие в ,обмотках индуктора токи создают в объеме корпуса быстропеременное электромагнитное поле, что вызывает появление в тепло- ,передающих элементах индуктированных то,ков, которые приводят к их разогреву.Нагреваемая среда через подводящий патрубок и тангенциальный канал поступает во внутреннюю полость корпуса. При движении потока в кольцевом канале, образованном коническим участком, конусом и направляющим элементом, интенсивность его закрутки увеличивается вследствие уменьшения радиуса проходных сечений участка. Благодаря значительной окружной составляющей скорости потока и встречно направленной ориентации теплопередающих элементов реализуется близкое к поперечному обтекание теплопередающих элементов и происходит значительная турбулизация потока с образованием крупных вихревых потоков. Увеличенному вихреобразованию способствует также взаимодействие частей потока, обтекающих соседние ряды теплопередающих элементов, которые имеют встречную ориентацию.Нагрев текучей среды происходит в оптимальных условиях, которые реализуются в горловине и на участках, примыкающих к ней, что обусловлено как максимальными гидродинамическими параметрами (рост скорости и турбулизации потока), так и наибольшей интенсивностью электромагнитного 4поля в горловине, Предотвращение химического взаимодействия материала теплопередающих элементов и нагреваемой средыпри высоких температурах обеспечивается5герметичными капсулами, выполненными1например, из кварца. При движении потока в кольцевом канале, образованном коническим участком с одной стороны, направляющим элементом и конусом с другой,происходит преобразование его кинетической10 энергии в потенциальную энергию давления,т. е, эта часть канала является диффузором, из которого поток поступает в отводящий патрубок через направленный по ходупотока тангенциальный канал,Реализация в индукционном электронагревателе проточных сред теплообменныхпроцессов с продольно-поперечным обтеканием потоком теплопередающих элементов сиспользованием тангенциального подвода,позволяет, как показывает расчетно-теорети 20 ческий анализ на основе известных соотношений теплопередачи, при установке теплопередающих элементов под углом 65 - 75к потоку, увеличить теплоотдачу в 1,3 -1,4 раза по сравнению с известным, в котором имеется продольное расположение тепло 25 передающих элементов.Турбулизация потока, возникающая в результате его взаимодействия с поверхностями теплопередающих элементов, расположенных по образующим однополостныхгиперболоидов, и винтовыми поверхностяминаправляющего элемента дополнительно увеличивает интенсивность теплообменных процессов в 1,3 - 1,6 раза.Повышение эффективности нагрева происходит также благодаря увеличению скорости потока в горловине, в зоне которойимеется наиболее интенсивное тепловыделение. 4 О 1. Индукционный электронагревательпроточной среды, содержащий выполненные из электроизоляционного материала корпус и днища по его торцам, охватывающий его индуктор, размещенные внутри корпуса теплопередающие элементы, выпол ненные в виде стержней из электропроводного материала, подводящий и отводящий патрубки, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсификации теплообмена путем усиления турбулизации потока, корпус выполнен из двух частей в форме усечен О ных конусов, меньшие основания которыхсоединены между собой цилиндрической горловиной, на продольной оси корпуса установлен направляющий элемент винтовой формы, в зазоре между которым и корпусом установлены теплопередающие элементы, оси которых расположены . по образующим однополостного гиперболоида, подводящий патрубок расположен на коническом участке корпуса тангенциально к его по1654988 5верхности, его ось образует острый угол с осями теплопередающих элементов, а индуктор размещен на горловине корпуса.2. Электронагреватель по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным 6рядом теплопередающих элементов, установленных идентично указанным, но встречно им и расположенных между указанным рядом и винтовым элементом с зззором от них.Составитель О. ЩедринаРедактор И. Дербак Техред А. Кравчук Корректор А. ОбручарЗаказ 1959 Тираж 503 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР1 3035, Москва, Ж - 35, Раушская наб д. 4/5Производственно-издательский комбинат сПатент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101