Устройство для нагрева текучей среды

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик пп 955524(М Кл 3 с присоединением заявки М 9 Н 05 В 3/40 Р 24 Н 1/10 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 300882. Бюллетень М 32 1 фз) УДК 621365. 414(088,8). Дата опубликования описания 30,08.82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ Изобретение относится к электротермии и предназначено для подогрева текущих сред, например жидкостей, транспортируемых посредством трубо.проводов, в различных технологических процессах.Известен трехфазный индукционный электрокотел, состоящий из обечайки, двойного днища, системы водогрейных труб и обмоткиВсе элементы преобразующие электрическую энергию в тепловую, выполнены из ферромагнитного металла.Трехфазная обмотка выполнена в виде стержней, расположенных в водогрейных трубах и изолированных от них. Нагрев происходит за счет вихревых токов. В пространство между стержнями обмотки и внутренней поверхностью трубы подается воздух для снятия тепла и передачи его жидкости, который затем выводится из котла. Между водогрейными трубами и обмоткой имеются большие зазоры1(. Недостатками известного устройс 1 гва являются низкие КПД и коэффици-. ент мощности вследствие наличия больших зазоров и потока воздуха. Поток воздуха является, плохим передатчиком тепла и при прохождении отбирает его не только от стержня обмотки, но и от водогрейных труб, чтоне позволяет широко использоватьустройство в промышленности.Известен также трехфазный электрокотел, содержащий несколькотрансформаторных секций, причемпервичные обмотки секций имеют 1 О разные группы соединений (однав звезду, другая - в треугольник),а вторичные обмотки соединены последовательно с вторичными обмотками соответствующей фазы другойсекции. Вторичные обмотки пред ставляют собой змеевики, по которым протекает обогреваемая жидкость. Обмотки-змеевики каждойфазы трансформаторной секции соединены параллельно коллекторамидля подвода и отвода подогреваемого вещества )2(.Для нагрева жидкости используют уравнительные токи между трансФорматорами, имеющими разные схемысоединений. Регулирование нагревав электрокотлах осуществляется припомощи переключателя путем набораопределенного числа секций, изменения коэффициента трансформацииили сдвига угла между напряжениямиодноименных фаз разных трансформаторных секций, что вызывает изменение уравнительного тока, приэтом резко снижается коэффициентмощности системы,В точках подачи и отвода жид 5кости возникает потенциал, вызывающий утечки тока, что приводитк электрокоррозии технологическогооббрудования,Установка трансформаторов требует 10строго определенного места в технологической схеме, что значительно усложняет ее, кроме того, наличие нескольких трансформаторных секцийснижает КПД электрокотла. 15Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для нагрева те"кущей среды, содердащее трехфазныйтрансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику питания, 2 Оа вторичная выполнена в виде трехтрубчатых змеевиков с каналом длятекущей среды, к обоим концам кото-,рых присоединены трубопроводы, выполненные с участками, соединяющимитрубопроводы с коллекторами, служащими для подсоединения к технологи-ческим трубопроводам подачи и отводатекучей среды 31 .В этом устройстве из-за различ 30ной длины трубопроводов нарушено равенство сопротивлений между фазами.Трансформатор рабстает с перекошенной нагрузкой по фазам и в режиме,близком к режиму короткого эамыкаекия, Наличие разных потенциалов вдвух точках подогревателя способствует их выносу ка технологическоеоборудование и появлению токов утечек. Закорачивание обмоток ограничивает применение устройства, так 40как для труб требуется материал сбольшим удельным сспротивлением(сталь, титан) в то время как тех"нология получения определенных веществ допускает применение материалов,. удельное сопротивление которыхможет быть невелико (например, технология получения особо чистогокаустиха требует применения никелевого оборудования). Нагрев жидкостиосуществляется только в пределах вторичной обмотки - змеевика и коллектора. Цель изобретения - защита оборудо- вания от токов утечки, снижение электродинамических усилий в месте соединения с коллектором при расположении трубопроводов параллельно по вершинам равностороннего треугольникаи повышение эФФективности на грева.Для достижения поставленной цели длины трубопроводов выбраны равными между собсй и большими длин змеевиков,соединяющие участки вЫполнены равной длины и расположемы под тупым углом к трубопроводам, а междутрубопроводами перпендикулярно имустановлены шунтирующие перемычки,соединенные в звезду, а коллекторыэлектрически изолированы от технологических трубопроводов и соединены шунтирующей шинойНа фиг.1 изображено устройство,общий вид; на Фиг,2 - разрез А-А нафиг.1; на фиг,3 - пространственноерасположение трубопроводов.Устройство содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой, вторичную обмОтку 2 в виде змеевика, трубопроводы 3 и 4, коллекторы 5 и б,соединенные с трубопроводами 3 иучастками 7 и 8 и связанные с технологическими трубопроводами 9 и 10.Шуктирующие перемычки 11 и 12 ишунтирующая шина 13 соединяют трубопроводы и коллекторы.Устройство работает следующим образом,По трубопроводам, являющимся фазами устройства, проходит ток большойвеличины (порядка нескольких кА) принапряжении до десятков вольт. Основная часть тока проходит не по местусоединения трубопроводов в коллекторы, являющемуся одновременно узломподачи и вывода жидкости, а по параллельным шунтирующим перемычкам,которые снижают силу тока в местахсоединения трубопроводов. В самыхшунтирующих перемычках электродинамические усилия незначительны, так какнаправления токов либо взаимно перпендикулярны (трубопровод-шунтирующая перемычка), либо находятся подуглом 1200 как в пространстве, таки во времени (при трехфазной схеме).Изменением расстояния шунтирующихперемычек относительно начала иликонца вторичной обмотки змеевикаможно изменять общее сопротивлениеэлектроподогревателя, а следовательно, и,силу тока, что соответственно изменяет степень нагрева.Это используется при наладке подогревателя, Трубопроводы электроподогревателя выполнены аналогичнотрубчатым шинопроводам, но в отличие от них снабжены теплоизоляцией.Регулирование нагревФ осуществляется тиристорным или дроссельным регулятором по температуре жидкости на входе и выходе ,(автоматически по заданной пРограмме или дистанционно изменением напряжения, подаваемого на первичную обмотку трансформатора) В зависимости от требований технологического процесса и степени нагрева вещество может распределяться по трубопроводам параллельным или последовательным потоком,О Формула изобретения 1. Устройство для нагрева текучей среды, содержащее трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику пита ния, а вторичная выполнена в виде трех трубчатых змеевиков с каналом В нормальных условиях разность потенциалов между точками 5 и б рав на нулю. При возникновении разности потенциалов между началом и концом вторичной цепи, например в момент залива, когда токопроводящее вещество неравномерно наполняет трубопроводы 3 и 4, разность потенциалов создает токи утечки, вызывающие корро.зию оборудования.Шунтирующая шина 13 выравнивает потенциалы, равенство длин трубопроводов также способствует этому, а вы" полнение длин трубопроводов больше длин змеевиков обеспечивает более равномерные нагрев и распределение. мощности.Предлагаемое устройство. значительно увеличивает поверхность нагрева и повышает КПД. Подключение нагрузки с двух сторон вторичной обмотки20 трансформатора создает условия для выбора удобного расположения электроподогревателя среди другого технологического оборудования, снижает потери тепла. Поскольку вещество мо жет проходить параллельным потоком и при соответствующем оформлении последовательным, эффективность использования тепла значительно возрастает, а производительность элект роподогревателя увеличивается на 15. для текучей среды, к обоим концамкоторых присоедийены трубопроводы,выполненные с участками, соединяющими трубопроводы с коллекторами,служащими для подсоединения ктехнологическим трубопроводам подачии отвода текучей среды, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения эффективности нагрева,длины трубопроводов выбраны равными между собой и большими длин змеевика.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю ще е с я тем, что, с цельюснижения электродинамических усилийв месте соединения с коллекторомпри расположении трубопроводовпараллельно по вершинам равносторон- .него треугольника, указанные соединяющие участки выполнены равнойдлины и расположены под тупым углоМк трубопроводам, а между трубопроводами перпендикулярно им установленышунтирующие перемычки, соединенныев звезду.3. Устройство по п.2, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что коллекторыэлектрически изолированы от технологических трубопроводов,4. Устройство по пп.1 и 2, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью защитыоборудования от токовутечек, коллекторы соединены шунтирующей шиной.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 417924, кл. Н 05 В 5/00, 1970.2Авторское свидетельство СССРР 458107, кл. Н 05 В 5/02, 1973.3., Квалдин А.Б, Низкотемпературный индукционный нагрев стали. М.,955524 Составитель О;ТурпакОгар Техред М. Гергель Корректор кто а енк Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная аэ 6476/77 Тира ВНИИПИ Госуда по делам и 113035, Москв