Электропароводонагреватель

 

Изобретение предназначено для применения в сельском хозяйстве и может быть использовано для пропаривания и промывки молокопроводов, молочного оборудования, тары, пастеризации молока, приготовления и запарки кормов, термической обработки овощей и фруктов, санитарно-гигиенических нужд и в других технологических процессах на животноводческих фермах, линиях и цехах по переработке молочной продукции. Емкость пароводонагревателя выполнена в едином теплоизолированном корпусе совместно с электрическим пароперегревателем, установленным в виде отдельной съемной секции над поверхностью воды выше сепаратора. Пароперегреватель сообщается с пароводонагревателем отверстиями для прохода пара. Трубчатые электронагреватели по всей внешней активной поверхности покрыты пористым слоем металла, например меди, толщиной 0,3 - 0,5 мм. Такое выполнение позволяет уменьшить тепловые потери в окружающую среду, увеличить удельные тепловые нагрузки на нагревательные элементы в режиме кипения жидкости, снизить время выхода пароперегревателя на рабочий режим. 1 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для раздельного получения пара и горячей воды в одном устройстве при работе в открытых системах горячего паро- и водоснабжения и может быть использовано для пропаривания и промывки молокопроводов, молочного оборудования, тары, пастеризации молока, приготовления и запарки кормов, термической обработки овощей и фруктов, санитарно-гигиенических нужд и в других технологических процессах на животноводческих фермах, линиях и цехах по переработке молочной продукции.

Известны установки для производства пара и горячей воды электродного типа разработок ВНИИЭТО типа КЭПР, ЭПЗ, КЭВ (см. книгу Н.Б. Каган и др. "Электротермическое оборудование для сельскохозяйственного производства". 1980 г., с.84-107).

Однако они не позволяют в одном устройстве вырабатывать пар и горячую воду.

Передвижной пароводонагреватель электродного типа, разработанный НПО "Казсельхозмеханизация" (см. научно-теоретический журнал "Техника в сельском хозяйстве", 4, 1991 г., с. 37-38), позволяет получить пар и горячую воду в одном устройстве.

Недостатками этого устройства являются низкая температура пара - до 107oС, большие массогабаритные показатели, ограниченность применения. Его основное назначение - санитарная обработка помещений. В целом для электродных установок, ввиду зависимости теплопроизводительности от удельного электрического сопротивления нагреваемой воды и ограничение по удельной напряженности электрического поля вследствие возможного электрического пробоя и разложения воды, характерны нестабильность работы, необходимость химической подготовки и постоянного контроля качества воды. В условиях сельского хозяйства это приводит к серьезным проблемам при их эксплуатации. Для приготовления горячей воды и ее разбора, как правило, требуются дополнительные теплообменные устройства.

Электрическая пароводогрейная установка для выработки пара и горячей воды в одном устройстве (а.с. СССР 1437608, МКИ F 22 В 1/28. БИ 42, 88 г.) содержит корпус с коаксиально расположенным внутри цилиндром, нагревательное устройство, датчик уровня с усилителем, поплавковый регулятор подпитки, электромагнитный клапан, патрубки подвода холодной воды и отбора пара и горячей воды, вентили, терморегулятор, бойлер, циркуляционный насос, манометр.

Недостатками ее являются низкая температура пара на выходе, которая не превышает 107oС, что для некоторых технологических процессов сельского хозяйства недостаточно, невысокая надежность поплавкового регулятора подпитки воды, длительный по времени переход с режима генерации пара к режиму приготовления горячей воды, достаточно высокая скорость образования накипи на нагревательных элементах без предварительной водоподготовки, высокий уровень тепловых потерь.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является электропароводонагреватель, содержащий пароводонагреватель, соединенный трубопроводами с предварительным подогревателем воды и электрическим пароперегревателем, патрубки отбора теплоносителей и использующий в качестве нагревательных элементов трубчатые электронагреватели. Одновременно электропароводонагреватель снабжен необходимой контрольно-измерительной и защитной аппаратурой, а также элементами автоматического управления, позволяющими управлять процессом получения пара и горячей воды в установке (патент на изобретение RU 2147101 C1, 7 F 22 B 1/28 от 26.05.99).

Недостатками этого электропароводонагревателя являются пониженный уровень энергосбережения, вызванный наличием выносного пароперегревателя, что создает дополнительные потери тепла в окружающую среду; низкий уровень удельных тепловых нагрузок нагревательных элементов в процессе кипения жидкости в пароводонагревателе; недостаточная компактность и жесткость конструкции установки; повышенное время выхода на режим электрического пароперегревателя (8-10 мин).

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение тепловых потерь в окружающую среду, увеличение удельных тепловых нагрузок на нагревательные элементы в режиме кипения жидкости, снижение массогабаритных показателей электропароводонагревателя, повышение жесткости конструкции установки, снижение времени выхода пароперегревателя на рабочий режим.

В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность снизить тепловые потери в пароперегревателе на 25% и поднять кпд аппарата до 98%, сделать установку более компактной и надежной по конструкции, снизить массогабаритные показатели и металлоемкость нагревательных элементов без изменения их мощности, сократить время выхода на режим пароперегревателя до 3-5 мин.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в пароводонагревателе емкость нагрева воды и образования насыщенного пара выполнена в едином цилиндрическом теплоизолированном корпусе совместно с электрическим пароперегревателем, установленным в виде отдельной съемной секции в корпус пароводонагревателя над механическим сепаратором. Пароперегреватель сообщается с емкостью нагрева воды и образования насыщенного пара посредством двух отверстий для прохода теплоносителя, который затем проходит вдоль поверхности ребер электрических нагревательных элементов. Трубчатые электронагреватели (ТЭНы) пароводонагревателя по всей внешней активной поверхности покрыты методом напыления пористым слоем металла, например меди, толщиной 0,3-0,5 мм, позволяющим существенно повысить интенсивность теплообмена с жидкостью при кипении и увеличить удельную тепловую нагрузку на нагревательный элемент. При толщинах пористого слоя металла, например меди, меньше 0,3 мм и больше 0,5 мм уменьшается в процессе кипения коэффициент теплоотдачи от нагревателя к кипящей жидкости. Для удобства технического обслуживания пароводонагревателя конструкция пароперегревателя выполнена съемной.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена общая схема устройства электропароводонагревателя.

Пароводонагреватель 1 содержит размещенные в одном теплоизолированном цилиндрическом корпусе 2 емкость нагрева воды и образования насыщенного пара 3 и секцию перегрева пара 4 (электрический пароперегреватель). В нижней части емкости 3 для нагрева воды размещен блок трубчатых электронагревателей 5 с напыленным пористым слоем металла, например меди, по всей активной поверхности каждого нагревательного элемента. Для уменьшения влажности пара применен механический сепаратор 6. Секция перегрева пара 4 содержит две металлические пластины, из которых нижняя 7 представляет собой основание пароперегревателя 4, а верхняя 8 связана крепежными деталями с нижней 7 и расположена под верхним фланцем 9 корпуса 2. По краям нижней пластины 7 выполнены два отверстия 10, расположенные диаметрально по отношению друг к другу, для входа пара (воды) из емкости 3. В середине верхней пластины 8 имеется отверстие 11 для выхода перегретого пара (воды), связанное с трубопроводом отбора теплоносителей 12. Между пластинами 7 и 8 установлены оребренные трубчатые электронагреватели 13, направляющие 14. Для установки пароперегревателя 4 служат держатели 15. На трубопроводе 12 установлены устройство для сброса пара и выпуска воздуха 16, электроконтактный манометр 17 для контроля и регулирования давления пара, предохранительный клапан 18, указатель температуры 19, вентили 20, 21 для разбора горячей воды и пара потребителем. На корпусе 2 установлены водомерная колонка 22, датчик 23 для отключения нагревателей во всех режимах при аварийном снижении уровня воды, верхний 24 и нижний 25 датчики уровня воды для управления электромагнитным клапаном 26 автоматической подпитки воды. Для регулирования температуры воды в корпусе 2 установлен датчик температуры 27. На трубопроводе подачи холодной воды 28 установлены вентиль подачи холодной воды 29, вентиль 30 на байпасной линии 31, электромагнитный клапан 26, предварительный подогреватель 32 с нагревателем 33. Предварительный подогреватель воды 31 соединен с пароводонагревателем 1 трубопроводом 34, на котором расположены обратный клапан 35, пробка слива воды 36 из пароводонагревателя 1, предохранительный клапан 37 и запорный вентиль 38.

Электропароводонагреватель работает следующим образом.

В режиме производства пара холодная вода из магистрального водопровода через вентиль 29 и открытый электромагнитный клапан 26 по трубопроводу 28 поступает в предварительный подогреватель 32, где происходит ее подогрев. Вентиль 30 закрыт. Поступая по трубопроводу 34 через обратный клапан 35 и открытый вентиль 38 в пароводонагреватель 1, вода заполняет его. При этом, по достижении водой нижнего датчика уровня 25, включаются электронагревательные элементы 5, а при достижении водой положения верхнего датчика уровня 24 автоматически отключается электромагнитный клапан 26, перекрывая подачу холодной воды.

Работа электропароводонагревателя основана на косвенном нагреве воды и превращении ее в пар (в паровом режиме). При этом нагрев и испарение воды производится посредством передачи теплоты от нагревательных элементов сопротивления 5, помещенных в нагреваемую жидкость внутри емкости 3 пароводонагревателя 1. В ней происходит нагрев воды и выработка насыщенного пара с температурой до 110oС, и сепарация. Выработка пара осуществляется при рабочем давлении до 0,07 МПа. Для повышения температуры пара служит пароперегреватель 4. Поступающий в него насыщенный пар из емкости 3 пароводонагревателя 1 через отверстия 10 нижней пластины 7, посредством направляющих 14 проходит вдоль ребер нагревательных элементов 13, нагревается до заданной температуры и отводится к потребителю через отверстие 11 верхней пластины 8 по трубопроводу 12 через открытый паровой вентиль 21. Контроль за давлением и температурой пара осуществляется по манометру 17 и указателю температуры 19.

В водогрейном режиме заполнение водой пароводонагревателя 1 происходит через открытые вентили 29, 30, 38 по трубопроводам 28, 31, 34. Электромагнитный клапан 26 закрыт, предварительный подогреватель 32 отключен. При заполнении пароводонагревателя 1 холодной водой вентиль 29 перекрывается. Контроль над уровнем воды в пароводонагревателе осуществляется по водомерной колонке 22. Нагрев воды осуществляется блоком нагревателей 5 в полном объеме до заданной температуры, контролируемой датчиком 27. Разбор горячей воды происходит путем открытия вентиля 29 методом перелива. Эти циклы нагрева и разбора воды при необходимости повторяются. При этом вентиль разбора горячей воды 20 должен быть все время обязательно открыт.

Конструкция установки позволяет ей работать по принципу проточного водонагревателя, когда разбор горячей воды производится вытеснением нагретой вновь постоянно поступающей холодной по байпасной линии 31, а температура нагрева воды регулируется степенью открытия вентиля 29 на трубопроводе холодной воды и контролируется визуально с помощью указателя температуры 19.

Электрический пароводонагреватель имеет также аварийный датчик 23 уровня воды для отключения нагревательных элементов 5 в любом режиме (паровом, водогрейном) при понижении уровня воды ниже допустимого или при полном отсутствии воды в пароводонагревателе 1.

Формула изобретения

Электропароводонагреватель, содержащий предварительный подогреватель, соединенный трубопроводом с пароводонагревателем, включающим в себя емкость нагрева воды и образования насыщенного пара, механический сепаратор, пароперегреватель, трубопровод отбора теплоносителей, и использующий в качестве нагревательных элементов трубчатые электронагреватели, одновременно снабженный контрольно-измерительной и запорной аппаратурой, а также элементами автоматического управления, отличающийся тем, что емкость нагрева воды и образования насыщенного пара и электрический пароперегреватель расположены в едином теплоизолированном корпусе, причем электрический пароперегреватель расположен в верхней части корпуса и выполнен в виде отдельной съемной секции и содержит две пластины, верхнюю и нижнюю, с направляющими, при этом верхняя пластина имеет в центре отверстие для отвода перегретого пара (воды), а нижняя пластина установлена над сепаратором и имеет на краях два диаметрально расположенных по отношению друг к другу отверстия для прохода пара (воды), поступающего в соседнюю секцию перегрева пара и движущегося вдоль направляющих верхней и нижней пластин и поверхностей оребренных трубчатых нагревателей, установленных между пластинами и направляющими, причем трубчатые электронагреватели емкости нагрева воды и образования насыщенного пара пароводонагревателя по всей активной поверхности покрыты слоем пористого металла, например меди, толщиной 0,3 - 0,5 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для одновременного и раздельного получения пара и горячей воды преимущественно в сельском хозяйстве

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для раздельного получения пара и горячей воды в одном устройстве при работе в открытых системах горячего паро- и водоснабжения и может быть использовано для приготовления и запаривания кормов, термической обработки овощей и фруктов, пропаривания и промывки молокопроводов, пастеризации молока, санитарно-гигиенических нужд и в других технологических процессах на животноводческих фермах, мини-заводах и цехах по переработке молочной продукции

Изобретение относится к теплоэнергетике, а более конкретно к устройствам для генерации перегретого пара с помощью электроэнергии, и предназначено производить перегретый пар для восполнения затраченной электроэнергии, отопления жилых и производственных помещений, а также других производственных и хозяйственных целей

Изобретение относится к области теплообмена и теплопередачи, а более конкретно к устройствам для генерирования пара методом электронагрева, и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства для выработки тепла

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в установках парогенераторов

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котельных установках с применением пара низких, средних и высоких давлений

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в устройствах для производства пара

Изобретение относится к энергетике

Изобретение относится к генераторам пара с электрообогревом и может быть использовано для получения перегретого пара

Изобретение относится к области теплотехники и гидродинамики, а именно к подогревателям жидкости, и может быть использовано при проектировании котлов бойлеров, титанов, бытовых нагревательных приборов

Изобретение относится к области теплотехники и гидродинамики, а именно к подогревателям жидкости, и может быть использовано при проектировании котлов бойлеров, титанов, бытовых нагревательных приборов

Изобретение относится к электробытовым аппаратам, в которых может образовываться накипь

Изобретение относится к способу регулирования паровой установки в бытовом устройстве, в котором паровой установкой вырабатывается водяной пар, в частности горячий, или перегретый

Изобретение относится к парогенераторам, которые могут быть использованы в отпаривающих устройствах, например в утюгах

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться в парогенераторах, предназначенных для выработки технологического пара низких и средних давлений малой производительности. Задачей изобретения является увеличение срока службы парогенератора, повышение эффективности парообразования и сокращение затрат на обслуживание и ремонт парогенератора. Поставленная задача достигается тем, что котел снабжен гибкими электронагревателями кабельного или ленточного типа и отражательным экраном, а его наружная поверхность выполнена с канавками, расположенными по винтовой линии, в которые укладываются гибкие электронагреватели, при этом канавки для кабельного типа электронагревателей выполнены в форме полуокружности, а для ленточного типа П-образной формы. 2 ил.

Изобретение относится энергетике и может быть использовано в бытовых приборах, вырабатывающих пар. Сущность изобретения в том, что в бытовом приборе с наполняемым паровым резервуаром, содержащим окруженную ограничительными стенками внутреннюю полость, по меньшей мере, в одной ограничительной стенке предусмотрен впуск для жидкости. Впуск расположен относительно датчика, предназначенного для измерения уровня заполнения парового резервуара, таким образом, чтобы струя жидкости, вливающаяся из впуска в паровой резервуар во время подачи жидкости через впуск во внутреннюю полость парового резервуара, сначала попадала на область крепления датчика к паровому резервуару, а уже потом собиралась в паровом резервуаре. Таким образом, жидкость сначала охлаждает область крепления датчика, а потом внутреннюю полость парового резервуара, что позволяет датчику быстро реагировать на поступающую воду и получать необходимое давление образующего пара. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх