нагреватель с промежуточными теплоносителями
Классы МПК: | F24H7/02 с передачей выделяемой теплоты теплоносителю, например воздуху, воде H05B3/78 нагревательные устройства для нагрева погружением |
Автор(ы): | Фомин Ю.А., Каликанов В.М., Бартанов А.Б. |
Патентообладатель(и): | Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-10-04 публикация патента:
20.10.2000 |
Изобретение относится к области электротехники и теплотехники и может быть использовано в различных электротехнических теплообменниках и нагревательных устройствах. Технический эффект заключается в повышении эффективности теплоотвода от поверхности нагревательного элемента до внутренней поверхности корпуса, что приводит к снижению габаритов и материалоемкости устройства. Нагреватель с промежуточными теплоносителями состоит из герметичного корпуса, заполненного снизу первым (нижним) промежуточным теплоносителем, например диэлектрической жидкостью типа ПФДТ-100, в котором размещен электрический нагревательный элемент. Верхняя часть герметичного корпуса заполнена вторым (верхним) теплоносителем, например диэлектрической кремнийорганический жидкостью типа 115-262. Корпус имеет внешнее вертикальное оребрение и предохранительный клапан избыточного давления. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Нагреватель с промежуточными теплоносителями, содержащий герметичный корпус с электрическим нагревательным элементом, отличающийся тем, что корпус имеет внешнее вертикальное оребрение и заполнен двумя несмешивающимися жидкими теплоносителями, расположенными друг над другом, а электрический нагревательный элемент расположен в объеме нижнего промежуточного теплоносителя, при этом промежуточные теплоносители должны быть химически инертными по отношению друг к другу и нижний теплоноситель имеет более низкую температуру кипения и более высокую плотность по сравнению с верхним. 2. Нагреватель с промежуточными теплоносителями по п.1, отличающийся тем, что температура кипения верхнего промежуточного теплоносителя не менее чем на 20 - 30oC выше, а плотность на 30 - 50% ниже, чем у нижнего промежуточного теплоносителя. 3. Нагреватель с промежуточными теплоносителями по п.1, отличающийся тем, что соотношение площадей внутренней поверхности герметичного корпуса и внешней оребренной поверхности равно Sвнешн = (15 - 20) Sвнутр.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электротехники и теплотехники и может быть использовано в различных электротехнических теплообменниках и нагревательных устройствах. Известен бытовой электрический нагреватель, содержащий нагревательный элемент, отдающий тепловую энергию непосредственно в окружающее отапливаемое пространство (электрокамин ЭКПС-1,25/220 "Толнэ"-П, ГОСТ 16617-87). Недостаток таких конструкций заключается в больших массогабаритных показателях, низкой электропожаробезопасности, неэкологичности (сжигание кислорода). Наиболее близким техническим решением является нагреватель с промежуточным жидким теплоносителем, содержащий герметичный корпус из теплопроводного материала, заполненный промежуточным теплоносителем (минеральным маслом), в объеме которого расположен нихромовый электронагревательный элемент (электрорадиатор "термо-2" типа ЭММПБ(и), БФРИ 680041.004РЭ). Недостатком данного устройства является то, что тепловой поток от нагревательного элемента к жидкому теплоносителю передается за счет естественной конвекции с низким коэффициентом теплоотдачи (![нагреватель с промежуточными теплоносителями, патент № 2157956](/images/patents/314/2157002/945.gif)
Sвнеш = (15 - 20)Sвнутр
Изобретение поясняется чертежом. Нагреватель с промежуточными теплоносителями состоит из герметичного корпуса 1, заполненного снизу первым (нижним) промежуточным теплоносителем 2, например диэлектрической жидкостью типа ПФДТ-100, в котором размещен электрический нагревательный элемент 3. Верхняя часть герметичного корпуса заполнена вторым (верхним) теплоносителем 4, например диэлектрической кремнийорганической жидкостью типа 115-262. Корпус имеет внешнее вертикальное оребрение 5 и предохранительный клапан избыточного давления 6. Нижняя часть корпуса, в которой помещен электрический нагреватель 3, заполнена первым (нижним) промежуточным теплоносителем 2 с более низкой температурой кипения и более высокой плотностью (например, диэлектриком типа ПФДТ-100 с температурой кипения Ts = 129oC и плотностью
![нагреватель с промежуточными теплоносителями, патент № 2157956](/images/patents/314/2157010/961.gif)
![нагреватель с промежуточными теплоносителями, патент № 2157956](/images/patents/314/2157010/961.gif)
Sвнешн = (15 - 20)Sвнутр
Нагреватель с промежуточным теплоносителем работает следующим образом. При включении электрического нагревательного элемента 3 выделяется тепловая мощность Pэл и на его поверхности закипает первый промежуточный теплоноситель 2 (диэлектрическая жидкость ПФДТ-100). Подавляющая часть мощности Pэл затрачивается на парообразование. При этом коэффициент теплоотдачи от поверхности нагревательного элемента 3 составляет
![нагреватель с промежуточными теплоносителями, патент № 2157956](/images/patents/314/2157002/945.gif)
![нагреватель с промежуточными теплоносителями, патент № 2157956](/images/patents/314/2157002/945.gif)
Sвнеш = (15 - 20)Sвнутр
При заданной мощности за счет достигнутой интенсификации теплообменных процессов внутри корпуса I температура его внешней поверхности возрастает. Поэтому для отвода заданной мощности в окружающее пространство требуется меньшая площадь внешней оребренной поверхности Sвнешн. Основу герметичного корпуса составляют две штампованные металлические половины, соединенные в нижней и верхней части с помощью сварки (6). Поэтому при нагревании и расширении жидкости объем корпуса I может увеличиваться за счет некоторого упругого "раздувания". В отличие от минерального масла кремнийорганические жидкости имеют меньший коэффициент объемного расширения, что также снижает давление внутри корпуса. По сравнению с известными решениями предлагаемое позволяет за счет повышения эффективности теплоотвода от поверхности нагревательного элемента до внутренней поверхности корпуса снизить габариты и материалоемкость нагревателя.
Класс F24H7/02 с передачей выделяемой теплоты теплоносителю, например воздуху, воде
Класс H05B3/78 нагревательные устройства для нагрева погружением