Электронагреватель текучей среды

,01.83, Бел лет Дата опубликования описания 23.01.8 нй, В. С, фрол) ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЬ 5 ширины канзла приводит кего угловых участках застойныхусловия обтекания потокомнагревательных элементов,в этих зонах, что снижаеттеплосъемз в нагревательнойичивает пщродинамическиеШие эффективность электрона,Увеличениеобразованию взон, ухудшающихтеплоносителярасположенныхравномерностькамере и увелпотери, снижаюгревателя. Изобретение относится к злектротермии и может быть использовано в металлургической и химической промышленностях для подогрева воздуха и тепловой обработки различных жидкотекучих сред.Известен конвективный электронагреватель, содержащий нагревательную камеру, в . которой размещен нагревательный элемент в виде насыпного электропроводного ферромагнитного материала, патрубки для входа и вь хода нагреваемой среды н токоподводящие контакты, подключенные к источнику питания 13.Недостатком этого электронагревателя яв ляются высокие гидродинамические потери и большая мощность на прокачку теплоносителя через электронагреватель вследствие высокого коэффициента заполнения рабочего объема камеры электропроводным материаломНаиболее близким к изобретению по техни. ческой сущности является злектронагреватеЛьтекучей среды, содержащий нагревательную камеру, в которой размещен нагревательньщ элемент, въшолненный в виде насыпного электропроводного ферромагнитного материала, патрубки входа и выхода нагреваемой среды и примыкающие к стенкам камеры токоподводящие контакты, установленные между полюсами источника магнитного поля, 5 ось днполя которого перпендикулярна рабо.чим поверхностям контактов 12).Однако нагревательная камера в известном электронагревателе выполнена в виде прямоугольного канзла, поэтому для поддер 1 в жания на желземом уровне гидродинамнческихпотерь на прокачку теплоносителя с повышением производительности электронагревателя (по теплоносителю) необходимо увеличивать ширину канзла.Целью изобретения является повышениеэффективности и равномерности нагрева путемобеспечения равномерности теплосъема иуменьшения гидродинамических потерь.Поставленная цель достигается тем, что вэлектронагревателе текучей среды нагревательная камера выполнена кольцевой иразделена радиально расположенными теплоэлектроизоляционными перегородками наячейки, к каждой из которых присоединены 16патрубки входа и выхода нагреваемой среды.Причем при выполнении нагревательногоэлемента из материала с малой удельнвйэлектропроводностью токоподводящие контак-,ты выполняют в виде плоских колец, соеди 15няющих нагревательные элементы ячеекпараллельно,Кроме того, йри выполнении нагревательного элемента из материала с большой удельной электропроводностью токоподводящие эоконтакты выполняют из изолированных одинот друга сегментов, соответствующих ячей.кам, соединяющих нагревательные элементыячеек последовательно.На фиг. 1 показан электронагреватель с 25разрезом вдоль ячеек с нагревательнымиэлементами, общий вид; на фиг. 2 - разрезА-А на фиг. 1; на фиг. 3 - электрическаясхема подключения электронагревателя с токоподводящими контактами, выполненным в видезплоских колец, к источнику питания; нафиг. 4 - электрическая схема соединенияячеек электронагревателя, у которого кольцаразделены на отдельные сегменты,Злектронагреватель содержит нагреватель.35ную камеру 1, которая, ограничена с двух .сторон токоподводящими контактами, выпол-ненными, например, в виде плоских колец 2и 3. Кольца - контакты 2 н 3 соединены систочником 4 питания (фиг. 2) и установлены между кольцеобраэными полюсами 5 и 6,цилиндрического магнитопровода 7, на котором установлены катушки электромагнита 8.Ось диполя источника магнитного поля раэмеще.на перпендикулярно к токоподводящим поверх 4ностям колец 2 и 3.Между токоподводящими поверхностямиколец - контактов 2 и 3 размещена обойма9 из неэлектропроводного жаропрочного материала с радиальными нагревательными ячейками 10, образованными перегородками 11,примыкающими к кольцам 2 и 3.В обойме 9 для каждой нагревательнойячейки 10 выполнены отдельные патрубки12 и 13 соответственно для входа и выходанагревавмой среды. В ,ячейках 10 размещеннагревательный элемент 14 в виде насыпного злектропроводного ферромагнитного материала. Снаружи нагревательная камера 1 ограни. чена корпусом 15 из немагнитной стали, соединенным с кольцеобразными полюсами 5 и 6, к корпусу 15 подсоединены патрубки 16 для подачи холодной среды от общего коллектора, Для отвода горячей среды камера 1 имеет патрубок 17.Нагревательные элементы стремятся подби рать таким образом, чтобы питающее напря жение источника электропитания (например, трансформатора) было по возможности большим, Зто уменьшает потери в трансформа. торе и позволяет более экономично вести про. цесс электронагрева воздуха.При использовании в конвективном злект. ронагревателе нагревательных элементов 14 из материала с малой удельной злектропроводностью (большим сопротивлением) для согласования параметров (сопротивления) нагрузки с заданным напряжением источника электропитания необходимо все нагревательные элементы подсоединять к источнику параллельно. В этом случае контакты 2 и. 3 выполнены в виде сплошных плоских колец, что упрощает конструкцию электронагревателя.При работе электронагревателя с насыпным ферромагнитным материалом, обладающим большой электропроводностью (мапым удель,ц ным сопротивлением) для обеспечения равномерного теплосьема (т.е, повышения эффективности работы нагревателя) и согласования его сопротивления с заданным напряжением источника электропитания нагревательные эле. менты отдельных ячеек соединяют между собой последовательно, при этом кольца-контакты разделены на отдельные сегменты 18 - 22, Мгновенное направление переменного тока (или направление постоянного) через нагревательные ячейки показано стрелками на фиг, 4. Ток последовательно проходит от нижнего сегмента - контакта 18 (к которому подведено напряжение) через нагревательные элементы одной ячейки к верхнему сегменту. контакту 19, затем по нагревательным злемен. там второй ячейки к нижнему сегменту - контакту 20, далее - по нагревательным эле-ментам третьей ячейки к верхнему сегменту - контакту 21 и затем по нагревательным элементам четвертой ячейки к нижнему сегменту - контакту 22, к которому подсоединена вторая клемма источника 4 электропитания.Количество последовательно соединенных нагревательных ячеек (и, естественно, количество сегментов - контактов) зависит от величины сопротивления системы нагревателей), заданных степени равномерности теплосъемад и величины напряжения источника злектропи. тания (которое стремятся выбрать близко к сетевому напряжению) .991621 5Предлагаемый электронагреватель работаетследующим образом.Включают источник поля, например катушку электромагнита 8, размещенную нацилиндрическом магнитонроводе 7.Под действием магнитного поля слойсыпучего ферромагнитного материала в ячейках10 разделяется на автономные поперечнообтекае.мые нагреваемой средой нагревательныеатементы 14, например, в виде игл - стержней, ко 1торые плотно прижимаются под воздействиемуказанного магнитного поля к кольцам-контактам 2 и 3 и образуют тонкослойную проницаемую для среды теплогенерирующуюсистему.15Цель источника 4 питания электронагревателя при этом замыкается иглами - стержнями14, по иглам начинает протекать ток, и ониначинают нагреваться,Максимальная температура нагрева нагрева. о, тельных элементов 14 не превышает температуру точки Кюри сыпучего ферромагнитногоматериала. После замыкания нагревательнымэлементом 14 цепи источника 4 питания попатрубкам 16 в каждую ячейку 10 черезвходные каналы 12 подается холодная среда,например воздух, который, проходя пористыенагревательные элементы 14, нагревается дозаданной температуры и через каналы 13 поступает в общий выходной патрубок 17 и 39далее на технологические нуждй,Выполнение. нагревательной камеры в -.предлагаемом электронагревателе кольцевой иразделенной радиальными теплоэлектроизоляционными. перегородками на автономные нагревательные ячейки с собственными патрубкамиканалами для входа и выхода нагреваемойсреды. позволяет осуществлять более равномерный теплосъем с магиитоупрочиенных на.гревательных элементов, что повышает эф. 46фективность нагревателя,Использование контактов, выполненныхв виде плоских колец, размещенных междукольцеобразными полюсами источника магнитного поля, обеспечивает возможность формиро-авания из насыпного ферромагнитного материала расположенную по окружности развитуюконвективную поверхность теплообмена в видетонкослойной системы тенлогенерирующихигл - стержней. Это способствует повышениюравномерности обтекания такого нагревательно; .го элемента потоком нагреваемой среды иулучшает эффективность нагревателя.Кроме того, кольцевая поверхность теппообмена магнитоупрочненного нагревательногоЗьэлемента значительно уменьшает гидродинамические потери. обусловлено это тем, что повышение заданной температуры нагрева среды в предлагаемом нагревателе может быть достигнуто не эа счет увеличения нагревательнойзоны в направлении движения потока нагреваемой среды, а за сче увеличения ди.метраи толщины кольцеобразных полюсов магнитопровода, размещенных в зоне колец - контак.тов. При этом увеличивается количество исуммарное сечение нагревательных ячеек; Прн.чем появляется возможность выбрать укаэанное фронтальное сечение настолько большим,а толщину слоя системы поперечных иглстержней настолько малой, что это предопределит небольшие затраты энергии на прокачку среды за счет уменьшения скоростипотока нри его фиксированном массовомрасходе. Формула изобретения 1. Электронагреватель текучей .среды, содержащий нагревательную камеру, в которойразмещен нагревательный элемент, выполненный в виде насыпного электропроводного материала, патрубки входа и выхода нагревае.мой среды и примыкающие к стенкам камеры токопроводящие контакты, установленныемежду полюсами источника магнитного поля,ось диполя которого перпендикулярна рабочим поверхностям контактов, о т л и ч а ющи й с я тем, что, с целью повышенияэффективности н равномерности нагрева, на.гревательная камера выполнена колъцевой иразделена радиально расположенными теплоэлектроизоляционными перегородками йаячейки, к каждой из которых присоединеныпатрубки входа и выхода нагреваемой среды.2. Электронагреватель по п, 1, о т л и чч а ю щ и й с я тем, что при выполнениинагревательного элемента из материала с ма.лой удельной злектропроводностью токоподводящие контакты выполнены в виде плоскихколец, соединяющих нагревательные элементыячеек параллельно3. Электронагреватель по п. 1, о т л ич а ю щ и Й с я тем, что при выполнениинагревательного элемента из материала с большой удельной злектропроводностью токопрово.дящие контакты выполнены из изолирован.ных один от другого сегментов, соответствующих ячейкам, соединяющих нагревательныеэлементы ячеек последовательно.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР У 390690,кл, Н .05 В 3/10, 973.2. Авторское свидетельство СССР Мф 818031,кл. Н 05 В 3/60, 1981.Мааиащное полв Составитель О. ЮедринТехред К.Мыцьо Редакто ррсктор И. Шулл оло каз 16 одпнсное илиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж ВНИИПИ Государственн по делам изобретений 3035, Москва, Ж 35, 843го комитета СССРи открытииаушская наб д, 4