RU2313042C2 - Heating device - Google Patents

Abstract

FIELD: heat and power engineering, possible use for heating air or liquid environment.

SUBSTANCE: heating device contains body with apertures for inlet and outlet of heat carrier, heat carrier, light source and converter of light energy to heat energy, made of light-impenetrable material and having cylindrical shape, positioned inside the body. Converter of light energy to thermal energy is made hollow, and light source is placed inside transformer of light energy to heat energy. As light source, lamps are used with dominating radiation in ultraviolet and visible areas of optical spectrum, and converter of light energy to thermal energy is made closed on one or two ends.

EFFECT: ensured reduction of electric energy consumption per unit of exhausted heat, increased thermal power, increased operational reliability and efficiency of operation of heating device.

3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к теплонагреву воздушной или жидкой среды, и может быть использовано для обогрева помещений или нагрева жидкости, например воды, для технологических нужд. Известны нагревательные устройства (электроконвекторы), содержащие корпус с отверстиями для входа и выхода воздуха, между которыми внутри корпуса на опорах из электроизоляционного материала расположен нагреватель, выполненный в виде спирали и подключенный через коммутатор к электросети [1. Варшавский А.С., Волкова Л.В., Костылев В.А. и др. Бытовые нагревательные электроприборы: конструкции, расчеты, испытания. М., Энергоиздат, 1981, с.111, рис.8].The invention relates to a power system, namely, to heat an air or liquid medium, and can be used to heat rooms or heat a liquid, such as water, for technological needs. Known heating devices (electroconvectors) containing a housing with openings for air inlet and outlet, between which inside the housing on supports of electrical insulation material there is a heater made in the form of a spiral and connected through a switch to the power supply [1. Varshavsky A.S., Volkova L.V., Kostylev V.A. etc. Domestic heating electrical appliances: designs, calculations, tests. M., Energy Publishing House, 1981, p. 111, Fig. 8].

Недостатком таких устройств является то, что нагреватель, выполненный в виде спирали из высокоомного материала, нагревается до температуры 450-500°С и более, а это приводит к сгоранию кислорода воздуха, термическому разложению пыли и влаги с выделением вредных примесей в атмосферу обогреваемого помещения. При этом требуемые комфортные условия в помещении не обеспечиваются, поскольку качество воздуха ухудшается: он становится более сухим и негигиеничным с низким содержанием кислорода.The disadvantage of such devices is that the heater, made in the form of a spiral of high-resistance material, is heated to a temperature of 450-500 ° C or more, and this leads to the combustion of oxygen, thermal decomposition of dust and moisture with the release of harmful impurities into the atmosphere of the heated room. At the same time, the required comfortable conditions in the room are not provided, because the air quality is deteriorating: it becomes drier and unhygienic with a low oxygen content.

Кроме того, эти устройства обладают большим потреблением электроэнергии на единицу выделяемого тепла. Количество потребляемой электроэнергии в 1,3 раза больше, чем выделяемой тепловой. Потери электроэнергии имеют место, в том числе и за счет наличия токов утечки и недостаточной чистоты используемых материалов.In addition, these devices have a large energy consumption per unit of heat generated. The amount of electricity consumed is 1.3 times more than the heat generated. Losses of electric energy take place, including due to the presence of leakage currents and insufficient purity of the materials used.

Кроме того, эти устройства обладают низкой надежностью. При перегорании спирали электроконвектор теряет работоспособность, а концы оборванной спирали создают опасность поражения электрическим током.In addition, these devices have low reliability. When the spiral burns out, the electroconvector loses its working capacity, and the ends of the dangling spiral create a risk of electric shock.

Известны также широко выпускаемые промышленностью маслонаполненные электрорадиаторы, содержащие корпус, заполненный трансформаторным маслом, трубчатый электронагревательный элемент, расположенный в нижней части корпуса, выключатель, термовыключатель и бытовую арматуру [2. Электрорадиатор ЭРМПТ-0,5/220/П/ "Луч". Дата выпуска 17 августа 1989 г. Руководство по эксплуатации].Oil-filled electric radiators, widely produced by industry, are also known, containing a housing filled with transformer oil, a tubular electric heating element located in the lower part of the housing, a switch, a thermal switch, and household fittings [2. Electric radiator ERMPT-0.5 / 220 / P / Luch. Release Date August 17, 1989 Operating Instructions].

К недостаткам маслонаполненных электрорадиаторов относится прежде всего наличие промежуточного теплоносителя - масла, которое обуславливает:The disadvantages of oil-filled electric radiators include, first of all, the presence of an intermediate coolant - oil, which causes:

- значительно больший расход электроэнергии на единицу выделяемого тепла в сравнении со спиральным нагревателем;- significantly greater energy consumption per unit of heat generated in comparison with a spiral heater;

- значительно большую массу маслонаполненных электрорадиаторов по сравнению с электроконвекторами - около 20 кг на каждый киловатт мощности;- a significantly larger mass of oil-filled electric radiators compared to electroconvectors - about 20 kg per kilowatt of power;

- большую инерционность, низкую эффективность; установившийся температурный режим наступает лишь через 25-35 мин после включения;- great inertia, low efficiency; steady temperature occurs only 25-35 minutes after switching on;

- опасность перегрева масла и нарушения герметичности;- danger of oil overheating and leakage;

- из-за небольшого температурного напора размеры и масса электрорадиаторов велики.- due to the small temperature difference, the dimensions and mass of electric radiators are large.

Наиболее близким аналогом по своему назначению и принципу работы является нагревательное устройство [1].The closest analogue in its purpose and principle of operation is a heating device [1].

Задачей изобретения является снижение потребления электроэнергии на единицу выделяемого тепла, повышение тепловой мощности, эксплуатационной надежности и эффективности работы нагревательного устройства.The objective of the invention is to reduce electricity consumption per unit of heat generated, increase thermal power, operational reliability and efficiency of the heating device.

Поставленная техническая задача решается тем, что в известном нагревательном устройстве, содержащем корпус с отверстиями для входа и выхода теплоносителя, теплоноситель и нагревательный элемент, расположенный внутри корпуса, нагревательный элемент выполнен в виде электрического источника света, помещенного в тепловыделяющую камеру, выполненную из теплопроводного светонепроницаемого материала.The stated technical problem is solved in that in a known heating device comprising a housing with holes for entering and leaving a heat carrier, a heat carrier and a heating element located inside the housing, the heating element is made in the form of an electric light source placed in a heat-generating chamber made of heat-conducting light-impermeable material .

Кроме того, при использовании в качестве теплоносителя воздуха тепловыделяющая камера выполнена в виде пустотелого цилиндра, открытого с торцевых сторон.In addition, when using air as a heat carrier, the fuel chamber is made in the form of a hollow cylinder open from the end sides.

Кроме того, при использовании жидкого теплоносителя тепловыделяющая камера выполнена в виде пустотелого цилиндра, закрытого с одной или двух торцевых сторон.In addition, when using a liquid coolant, the heat-generating chamber is made in the form of a hollow cylinder closed on one or two end faces.

Кроме того, нагревательное устройство содержит светорассеиватель.In addition, the heating device includes a diffuser.

Кроме того, нагревательное устройство содержит вентилятор.In addition, the heating device includes a fan.

Новые признаки, обеспечивающие решение поставленной задачи - нагревательный элемент выполнен в виде электрического источника света, помещенного в тепловыделяющую камеру из теплопроводного светонепроницаемого материала.New features that provide a solution to the problem - the heating element is made in the form of an electric light source placed in a heat-generating chamber of a heat-conducting light-proof material.

При этом в случае использования в качестве теплоносителя воздуха, тепловыделяющая камера выполнена в виде пустотелого цилиндра, открытого с торцевых сторон.Moreover, in the case of using air as a heat carrier, the fuel chamber is made in the form of a hollow cylinder open from the end faces.

При этом в случае использовании жидкого теплоносителя тепловыделяющая камера выполнена в виде пустотелого цилиндра, закрытого с одной или двух торцевых сторон.Moreover, in the case of using a liquid coolant, the heat-generating chamber is made in the form of a hollow cylinder closed on one or two end faces.

Кроме того, нагревательное устройство содержит светорассеиватель.In addition, the heating device includes a diffuser.

Кроме того, нагревательное устройство содержит вентилятор. Таким образом, заявляемое изобретение отвечает критерию "новизна".In addition, the heating device includes a fan. Thus, the claimed invention meets the criterion of "novelty."

Так как из уровня техники не известны решения, обладающие представленной совокупностью существенных признаков, следует считать изобретение соответствующим критерию "изобретательский уровень".Since the prior art does not know the solutions having the presented set of essential features, it should be considered that the invention meets the criterion of "inventive step".

На фиг.1 представлен общий вид обогревателя. На фиг.2-5 представлены частные случаи реализации заявляемого технического решения.Figure 1 presents a General view of the heater. Figure 2-5 presents special cases of the implementation of the proposed technical solution.

Обогреватель (фиг.1) состоит из корпуса 1, внутри которого помещен нагревательный элемент, выполненный из электрического источника света - лампы 2, помещенного в тепловыделяющую камеру 3, выполненную из теплопроводного светонепроницаемого материала. Лампа 2 через патрон 4 и кабель 5 подключается к источнику электроэнергии 6.The heater (Fig. 1) consists of a housing 1, inside which a heating element is placed, made of an electric light source - a lamp 2, placed in a heat-generating chamber 3, made of heat-conducting lightproof material. Lamp 2 through the cartridge 4 and cable 5 is connected to a power source 6.

Устройство работает следующим образом. При подключении к источнику переменного тока 6 электрический источник света (электрическая лампа) 2 начинает испускать лучи видимого спектра, которые попадают на стенки тепловыделяющей камеры 3, выполненной из светонепроницаемого теплопроводного материала, и преобразуются в тепловую энергию, то есть короткие световые волны преобразуются в длинные тепловые. Тепловая энергия снимается с тепловыделяющей поверхности посредством теплоносителя газообразного, например воздуха, или жидкого, например воды. В качестве источника света может быть использована любая лампа. Количество выделяемого устройством тепла пропорционально величине светового потока, излучаемого лампой.The device operates as follows. When connected to an AC source 6, an electric light source (electric lamp) 2 begins to emit rays of the visible spectrum, which fall on the walls of the heat-generating chamber 3, made of opaque heat-conducting material, and are converted into thermal energy, that is, short light waves are converted into long thermal . Thermal energy is removed from the heat-generating surface by means of a heat carrier gaseous, for example air, or liquid, for example water. As a light source, any lamp can be used. The amount of heat generated by the device is proportional to the amount of light flux emitted by the lamp.

Образцы заявляемого устройства изготовлены и проверены в работе. При их изготовлении и в процессе опытной эксплуатации подтвердились преимущества заявляемого устройства в сравнении с прототипом: более чем в 2 раза снижены затраты электроэнергии на единицу выделяемого тепла; пожаробезопасен; не сжигает кислород; надежен в эксплуатации; при этом прост в изготовлении; состоит из простых комплектующих; прост и доступен в ремонте.Samples of the inventive device are made and tested in operation. During their manufacture and in the process of trial operation, the advantages of the claimed device in comparison with the prototype were confirmed: more than 2 times reduced energy costs per unit of heat generated; fireproof; does not burn oxygen; reliable in operation; it is easy to manufacture; consists of simple components; simple and affordable to repair.

Примеры конкретного выполнения.Examples of specific performance.

Пример 1.Example 1

На фиг.2 представлен частный случай исполнения заявляемого изобретения с использованием теплоносителя - воздуха.Figure 2 presents a special case of the execution of the claimed invention using a coolant - air.

Обогреватель состоит из корпуса 1, внутри которого размещен нагревательный элемент, выполненный из электрического источника света - лампы 2, помещенного в тепловыделяющую камеру 3, выполненную из теплопроводного материала, патрона 4 лампы 2, электрического кабеля 5, крышки 7 корпуса 1, грузового сопротивления 8, помещенного в корпус 9 из теплопроводного материала, соединительной муфты 10. Крышка 7 установлена на корпус 1 с учетом вентиляционного зазора 11. Торцевая сторона 12 корпуса 1 имеет вентиляционные отверстия 13. Торцевая сторона 14 корпуса 9 имеет вентиляционные отверстия 15.The heater consists of a housing 1, inside of which there is a heating element made of an electric light source - lamp 2, placed in a heat-generating chamber 3, made of heat-conducting material, lamp holder 4, electric cable 5, cover 7 of housing 1, cargo resistance 8, placed in the housing 9 from a heat-conducting material, a coupling 10. The cover 7 is mounted on the housing 1 taking into account the ventilation gap 11. The end side 12 of the housing 1 has ventilation holes 13. The end side 14 of the housing 9 and has ventilation holes 15.

В качестве источника светового излучения 2 использована лампа ДРЛ-125. Тепловыделяющая камера 3 выполнена из оцинкованного железа, имеет цилиндрическую форму и открыта с торцевых сторон. Камера 3 подвешена в корпусе 1 устройства с помощью фиксаторов 16. Корпус 1 цилиндрической формы выполнен из стали Ст.3.As a light source 2, a DRL-125 lamp was used. The fuel chamber 3 is made of galvanized iron, has a cylindrical shape and is open from the end faces. The camera 3 is suspended in the housing 1 of the device using the latches 16. The housing 1 of a cylindrical shape is made of steel St.3.

Посредством теплоносителя, в частности воздуха, тепло передается на корпус 1, который отдает его окружающей среде. При этом корпус по всей длине нагревается до температуры 90-100°С. Так как конструкция нагревателя предусматривает сообщение теплоносителя - воздуха с внешней средой, то нагревающими являются как наружная поверхность тепловыделяющей камеры, так и внутренняя и наружная поверхности корпуса устройства. Общая площадь нагревающей поверхности данной конструкции составляет примерно 0,3 м². Потребляемая мощность 125 Вт. Количество выделенного тепла превышает тепло, выделенное нагревателем спирального типа мощностью 250 Вт.By means of a heat carrier, in particular air, heat is transferred to the housing 1, which gives it to the environment. At the same time, the body over the entire length is heated to a temperature of 90-100 ° C. Since the design of the heater provides for the communication of the coolant - air with the external environment, the heating are both the outer surface of the fuel chamber, and the inner and outer surfaces of the device. The total heating surface area of this design is approximately 0.3 m ² . Power consumption 125 watts. The amount of heat generated exceeds the heat generated by a 250 W spiral type heater.

Пример 2.Example 2

На фиг.3 представлена фотография общего вида устройства - частного случая исполнения заявляемого изобретения с использованием теплоносителя - воздуха.Figure 3 presents a photograph of a General view of the device - a special case of the execution of the claimed invention using a coolant - air.

В качестве источника светового излучения 2 используют лампу ДнАТ-250. Тепловыделяющая камера 3 выполнена в виде цилиндра из меди. Корпус 1 выполнен из нержавеющей стали марки 12Х18 M10Т.As a light source 2 use a lamp DnAT-250. The fuel chamber 3 is made in the form of a cylinder of copper. Case 1 is made of stainless steel grade 12X18 M10T.

В отличие от устройства, рассмотренного в Примере 1, в качестве крышки 7 на корпусе 1 установлен светорассеиватель. При этом незначительная часть светового потока с торцевой части лампы идет на освещение. Температура корпуса обогревателя в зависимости от температуры окружающей среды колеблется от 70 до 100°С.In contrast to the device described in Example 1, a diffuser is installed as a cover 7 on the housing 1. In this case, a small part of the light flux from the end of the lamp goes to lighting. The temperature of the heater body, depending on the ambient temperature, ranges from 70 to 100 ° C.

Количество выделяемого тепла превышает тепло, выделяемое нагревателем спирального типа мощностью 500 Вт.The amount of heat generated exceeds the heat generated by a 500 W spiral type heater.

Нагревательное устройство можно использовать в качестве ночника, настольной лампы, дежурного освещения, совмещенного с обогревом.The heating device can be used as a night lamp, a table lamp, emergency lighting, combined with heating.

Пример 3.Example 3

На фиг.4 представлена фотография общего вида устройства, представляющего собой частный случай исполнения заявляемого изобретения, с использованием теплоносителя - воздуха.Figure 4 presents a photograph of a General view of the device, which is a special case of the execution of the claimed invention, using a coolant - air.

В качестве источника светового излучения 2 используют лампу ДнАТ-400. Тепловыделяющая камера 3 выполнена в виде цилиндра из меди. Корпус 1 выполнен из нержавеющей стали марки 12Х18 M10Т. На корпусе 1 в качестве крышки 7 установлен светорассеиватель. В отличие от рассмотренного устройства по Примеру 2 нагреватель дополнительно содержит вентилятор, размещенный ниже корпуса 1. Незначительная часть светового потока с торцевой части лампы идет на освещение. Температура корпуса зависит от производительности вентилятора. Разница температур воздуха на входе и выходе составляет 30-40°С.As a source of light radiation 2 use a lamp DnAT-400. The fuel chamber 3 is made in the form of a cylinder of copper. Case 1 is made of stainless steel grade 12X18 M10T. A diffuser is mounted on the housing 1 as a cover 7. In contrast to the considered device according to Example 2, the heater additionally contains a fan located below the housing 1. An insignificant part of the light flux from the end of the lamp goes to the lighting. Case temperature depends on fan performance. The difference in air temperature at the inlet and outlet is 30-40 ° C.

Количество выделяемого тепла превышает тепло, выделяемое нагревателем спирального типа мощностью 700 Вт.The amount of heat generated exceeds the heat generated by a 700 W spiral type heater.

На фиг.5 представлен частный случай исполнения заявляемого изобретения с использованием жидкого теплоносителя.Figure 5 presents a special case of the execution of the claimed invention using a liquid coolant.

В качестве источника светового излучения 2 используют две лампы ДнАТ-400. Общая электрическая мощность устройства составляет 800 Вт. Тепловыделяющая камера 3 выполнена в виде цилиндра из меди. Корпус 1 выполнен из нержавеющей стали марки 12Х18 M10Т. Корпус устройства заполнен водой. Проводились испытания образцов заявляемого устройства с объемом воды от 2,4 до 20 литров. Нагрев воды осуществляли с 10°С до температуры кипения. Испытания показали, что тепловая мощность заявляемого устройства превышает потребляемую активную электрическую.As a source of light radiation 2 use two lamps DnAT-400. The total electrical power of the device is 800 watts. The fuel chamber 3 is made in the form of a cylinder of copper. Case 1 is made of stainless steel grade 12X18 M10T. The body of the device is filled with water. Tests were conducted on samples of the inventive device with a water volume of 2.4 to 20 liters. Water was heated from 10 ° C to boiling point. Tests have shown that the thermal power of the claimed device exceeds the consumed active electric.

Claims (3)

1. Нагревательное устройство, содержащее корпус с отверстиями входа и выхода теплоносителя, теплоноситель, размещенные внутри корпуса источник света и преобразователь световой энергии в тепловую, выполненный из светонепроницаемого материала и имеющий цилиндрическую форму, при этом преобразователь световой энергии в тепловую выполнен пустотелым, источник света размещен внутри преобразователя световой энергии в тепловую, а в качестве источника света используют лампы, отличающееся тем, что в качестве источника света используют лампы с преобладающим излучением в ультрафиолетовой и видимой областях оптического диапазона, а преобразователь световой энергии в тепловую выполнен закрытым с одной или двух торцевых сторон.1. A heating device comprising a housing with openings for entering and exiting the coolant, a coolant, a light source and a light to heat energy converter inside of the housing made of opaque material and having a cylindrical shape, wherein the light energy to heat converter is hollow, the light source is placed inside the light to heat energy converter, and lamps are used as a light source, characterized in that lamps with reobladayuschim radiation in the ultraviolet and visible regions of the optical range, and the transmitter of the light energy into heat is formed closed with one or two end sides. 2. Нагревательное устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит жидкий теплоноситель.2. The heating device according to claim 1, characterized in that it contains a liquid coolant. 3. Нагревательное устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит светорассеиватель.3. The heating device according to claim 1, characterized in that it contains a diffuser.

Images