Устройство индукционного нагрева жидкой среды

 

Сущность изобретения: устройство содержит ферромагнитную емкость, обмотку переменного тока на ее поверхности, трубчатый токопровод внутри емкости, присоединенный к источнику переменного тока, снабженный ребрами или отрезками ферромагнитных труб. Взаимодействие двух индукционных систем интенсифицирует теплообмен . 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 05 В 6/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

4 о

С)

Q (л ,Ql

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4868817/07 (22) 25,09.90 (46) 07,09,92. Бюл. ¹ 33 (71) Научное проектно-производственное предприятие "Магнитрон" (72) Г.С.Романовская и С.Г.Романовский (56) Заявка Франции № 2568083, кл, Н 05 В 6/10, 1986.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1172092, кл. Н 05 В 6/10, 1985.

Горбатков С.А. и др. Химические аппараты с индукционным обогревом, Изобретение относится к электротехнике, а именно к установкам индукционного нагрева жидкой среды, в частности воды, которая может быть использована в качестве теплоносителя в различных отраслях народного хозяйства.

Известно устройство индукционного нагрева жидкой среды, содержащее ферромагнитную емкость с размещенной на наружной поверхности обмоткой переменного тока, патрубками входа и выхода среды (1), Недостатками такого устройства являются невысокая интенсивность теплообмена в связи с расположением нагревательной контактной поверхности ферромагнитной емкости по периферии жидкой среды и невысокая плотность теплового потока.

Прототипом предложенному устройству является устройство индукционного нагрева жидкой среды, содержащее ферромагнитную емкость с размещенной на наружной поверхности обмоткой переменного тока, патрубками входа и выхода среды, системой П-образных ферромагнитных

„„. Ж„„1760655 А1 (54) УСТРОЙСТВО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ЖИДКОЙ СРЕДЫ (57) Сущность изобретения: устройство содержит ферромагнитную емкость, обмотку переменного тока на ее поверхности, трубчатый токопровод внутри емкости, присоединенный к источнику переменного тока, снабженный ребрами или отрезками ферромагнитных труб, Взаимодействие двух индукционных систем интенсифицирует теплообмен. 3 з.п. ф-лы, 4 ил. отрезКов труб, расположенных вокруг емкости со стороны ее наружной поверхности, пропущенных концами внутрь емкости через отверстия в ее стенке и замкнутых ферромагнитными пластинами (2).

Основными недостатками этого устройства являются значительные теплопотери в связи с расположением отрезков ферромагнитных труб с наружной стороны емкости и невысокая плотность теплового потока.

Цель изобретения — интенсификация теплообмена.

Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что в устройстве индукционного нагрева жидкой среды, содержащем ферромагнитную емкость с размещенной на наружной поверхности обмоткой переменного тока, патрубки входа и выхода среды, внутри емкости дополнительно установлена индукционная нагревательная система, eb! пол ненная в виде зигзагообразно изогнутого трубчатого токопровода, концы которого предназначены для присоединения к источнику переменно1760655 го тока, а прямолинейные участки охвачены отрезками ферромагнитных труб большего диаметра.

Отрезки ферромагнитных труб с наружной стороны снабжены теплообменными 5 пластинами.

При использовании устройства для нагрева проточной среды указанные патрубки присоединены к торцам емкости, При использовании устройства в каче- 10 стве аккумулятора тепловой энергии емкость выполнена герметичной, а указанные патрубки присоединены к концам токопровода.

Размещение токопровода в емкости по- 15 зволяет повысить равномерность нагрева жидкой среды по всему ее обьему и увеличить плотность теплового потока, что обеспечивает интенсификацию теплообмена, На фиг, 1 схематично изображено пред- 20 ложенное устройство при его использовании для нагрева проточной среды, продольный разрез; на фиг. 2 — сечение по

А-.А на фиг, 1; на фиг, 3 — токопровод с отрезками ферромагнитных труб большего 25 диаметра; на фиг. 4 — предложенное устройство при его использовании в качестве аккумулятора тепловой энергии, продольный разрез.

Устройство содержит заполненную 30 жидкой средой ферромагнитную емкость 1 с размещенной на наружной поверхности обмоткой 2 переменного тока. Внутри емкости 1 дополнительно установлена индукционная нагревательная система, вы- 35 полненная в виде зигзагообразно изогнутого трубчатого токопровода 3, концы которого предназначены для подсоединения к источнику переменного тока. Прямолинейные участки токопровода 3 охвачены 40 отрезками ферромагнитных труб 4 большего диаметра. Токопровод 3 изолирован от емкости 1 диэлектрическими втулками 5. Отрезки ферромагнитных труб 4 с наружной стороны снабжены теплообменными пла- 45 стинами 6 и изолированы от контакта с токопроводом 3 посредством диэлектрических втулок 7, Для обеспечения требуемой жесткости токоп ровод 3 со стороны изгибов закреплен на стойках 8, размещенных в ем- 50 кости 1.

При использовании устройства для нагрева проточной среды патрубки входа 9 и выхода 10 среды присоединены к торцам емкости 1, 55

При использовании устройства в качестве аккумулятора тепловой энергии емкость 1 выполнена герметичной, патрубки входа 11 и выхода 12 среды подсоединены к концам токопровода 3, изолированы от него посредством диэлектрических втулок

13 и соединены с дополнительной системой теплообмена (на чертеже не показано). Для наполнения и опорожнения герметичной емкости 1 жидкой средой она снабжена штуцерами 14 и 15 с герметизирующими клапанами (на чертеже не показано). Для обеспечения безопасности работы устройства в качестве аккумулятора тепловой энергии и автоматизации управления процессом теплообмена емкость 1 снабжена предохранительным клапаном 16 и датчиками давления 17 и температуры 18, связанными с системой управления (на чертеже не показано).

Работает предложенное устройство при его использовании для нагрева проточной среды следующим образом, Через входной патрубок 9 жидкая среда поступает в емкость 1, заполняет ее и затем поступает в выходной патрубок 10, После заполнения емкости 1. жидкой средой токопровод 3 совместно с обмоткой 2 подключают к источнику переменного тока, в результате чего магнитные цепи, образованные ферромагнитной емкостью 1 и отрезками ферромагнитных труб 4, становятся источниками тепловой энергии, передающейся жидкой среде. Эта тепловая энергия является результатом перемагничивания и возникновения вихревых токов, возбуждаемых в упомянутых магнитных цепях действием электромагнитного поля, образованного переменным электрическим током, протекающим в обмотке 2 и токопроводе 3, При использовании предложенгного устройства в качестве аккумулятора тепловой энергии оно работает следующим образом.

Через штуцер 14 при открытом обратном клапане емкосгь 1 заполняют жидкой средой. При необходимости слив жидкой среды осуществляют через штуцер 15 при открытом обратном клапане. После заполнения емкости 1 жидкой средой обратный клапан штуцера 14 переводят в положение закрытия и емкость 1 гэрметизируется, при этом обратный клапан и туцера 15 остается закрытым.

При наличии жидкой среды в емкости 1 обмотку 2 совместно с токопроводом 3 подключают к источнику переменного тока, в результате чего магнитные цепи, образованные ферромагнитной емкостью 1 и отрезками ферромагнитных труб 4, становятся источником тепловой энергии, передающейся жидкой среде аналогичным образом каки при использовании для нагрева проточной среды.

В качестве аккумулятора тепловой энергии предложенную установку наиболее эф1760655 фективно подключать к источнику тока во время провалов графика нагрузок в энергосистеме для аккумуляции энергии в перегретой до 160 — 170 С воде с последующим использованием аккумулированной энергии подключением патрубков 11 и 12 к дополнительной системе теплообмена.

Как показали результаты экспериментальных исследований, в предложенном устройстве происходит значительная интенсификация теплообмена за счет увеличения пло ности теплового потока в 7 — 10 раз в связи с образованием магнитогидродинамического движения нагреваемой среды у поверхности токопровода 3 и в промежутках между токопроводом 3 и отрезками труб 4 и у поверхности последних.

Предложенное устройство за счет увеличения плотности теплового потока позволяет интенсифицировать теплообмен, что обеспечивает снижение теплопотерь при нагреве жидкой среды.

Формула изобретения

1. Устройство индукционного нагрева жидкой среды, содержащее ферромагнитную емкость с размещенной на наружной поверхности обмоткой переменного тока, патрубками входа и выхода среды, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации теплообмена, внутри емкости дополнитель5 но установлена индукционная нагревательная система, выполненная в виде зигзагообразно изогнутого трубчатого токопровода, концы которого предназначены для присоединения к источнику переменно10 го тока. а прямолинейные участки охвачены отрезками ферромагнитных труб большего диаметра.

2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что отрезки ферромагнитных труб с

15 наружной стороны снабжены теплообменными пластинами.

3. Устройство по п. 1, отл и ч а ю щеес я тем, что при использовании устройства для нагрева проточной среды указанные

20 патрубки присоединены к торцам емкости.

4. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что при использовании устройства в качестве аккумулятора тепловой энергии емкость выполнена герметичной, а указан25 ные патрубки присоединены к концам токои ровода.

1760655

7á f7 /д

Составитель И,Лапицкий

Техред М,Моргентал Корректор П,Гереши

Редактор Т.Шубина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3193 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5