RU2402180C1 - Electrode liquid heater - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: electrode liquid heater includes housing with heated liquid and number of heating elements, each of which is made in the form of coaxial cylindrical metal electrodes, one of which is solid, and having current leads at that, interelectrode space in each element is divided into a number of sections with horizontal waterproof dielectric partitions, and in each section in external electrode there are through holes; as per invention, inside the heater housing there arranged is hollow cylinder open on upper end and the bottom of which is tightly attached to the heater housing bottom, and which is installed with a gap between its upper edge and cover of heater housing. Heating elements are submerged inside cylinder. Lower part of cavity of cylinder is interconnected with liquid heat carrier source by means of the pipe introduced to its cavity at the heat carrier bottom, and output of heater of heated heat carrier is also located in lower part of heater housing. Edge of pipe for supply of heat carrier to cylinder cavity is located above heater housing bottom.

EFFECT: shortening the time and reducing the output of electric energy consumed for heating of unit of volume of liquid heat carrier to the specified temperature.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам электродного нагрева жидких сред и касается вопроса создания таких устройств.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to devices for electrode heating of liquid media and relates to the creation of such devices.

Известен электродный водонагреватель, состоящий из корпуса и нагревательных элементов, выполненных в виде коаксиальных металлических электродов, имеющих токовводы (Авт. св. СССР №845298, Н05В 3/60, от 07.07.1981 г.). Известное устройство из-за необходимости оборудования его системой управления мощностью, компенсирующей изменение электропроводимости воды при изменении ее температуры, приобретает увеличенные габариты и малую надежность.Known electrode water heater, consisting of a housing and heating elements made in the form of coaxial metal electrodes having current leads (Avt. St. USSR No. 845298, H05B 3/60, 07/07/1981). The known device, due to the need to equip it with a power control system that compensates for the change in the conductivity of water when its temperature changes, acquires increased dimensions and low reliability.

Известен также электродный нагреватель жидкости, состоящий из корпуса с нагреваемой жидкостью и ряда нагревательных элементов, которые выполнены в виде коаксиальных цилиндрических металлических электродов и имеют токовводы, причем один из них выполнен сплошным. Межэлектродное пространство в каждом элементе разделено на ряд секций горизонтальными водонепроницаемыми диэлектрическими перегородками, а в каждой секции в наружном электроде выполнены сквозные отверстия (патент РФ №2127029, Н05В 3/60, 3/04, от 27.02.1999 г.) - прототип.Also known is an electrode fluid heater, consisting of a housing with a heated fluid and a series of heating elements, which are made in the form of coaxial cylindrical metal electrodes and have current leads, one of which is solid. The interelectrode space in each element is divided into a number of sections by horizontal waterproof dielectric partitions, and through holes are made in each section in the outer electrode (RF patent No. 2127029, Н05В 3/60, 3/04, dated February 27, 1999) - a prototype.

Однако в известном электродном нагревателе жидкости на нагревание единицы объема поступающей для нагрева жидкости уходит достаточно много времени и тратится большой объем энергопотребления.However, in the known electrode fluid heater, heating a unit volume of the incoming fluid for heating takes a lot of time and consumes a large amount of energy.

Задачей предлагаемого изобретения является создание электродного нагревателя жидкости, обеспечивающего сокращение времени нагрева и снижение мощности потребляемой электроэнергии на нагревание жидкого теплоносителя до заданной температуры.The task of the invention is the creation of an electrode fluid heater, which reduces the heating time and reduces the power consumed by the electric power to heat the liquid coolant to a predetermined temperature.

Это достигается тем, что у электродного нагревателя жидкости, состоящего из корпуса с нагреваемой жидкостью и ряда нагревательных элементов, каждый из которых выполнен в виде коаксиальных цилиндрических металлических электродов, один из которых выполнен сплошным, и имеющих токовводы, причем межэлектродное пространство в каждом элементе разделено на ряд секций горизонтальными водонепроницаемыми диэлектрическими перегородками, а в каждой секции в наружном электроде выполнены сквозные отверстия, по изобретению внутри корпуса нагревателя размещен полый цилиндр, открытый с верхнего конца и герметично прикрепленный своим основанием ко дну корпуса нагревателя, и который установлен с зазором между своим верхним торцом и крышкой корпуса нагревателя. Вовнутрь цилиндра погружены нагревательные элементы. Полость упомянутого цилиндра в нижней части сообщена с источником жидкого теплоносителя трубой, введенной в ее полость у дна нагревателя, а выход из нагревателя нагретого теплоносителя расположен также в нижней части корпуса нагревателя.This is achieved by the fact that the electrode fluid heater, consisting of a housing with a heated fluid and a series of heating elements, each of which is made in the form of coaxial cylindrical metal electrodes, one of which is solid, and having current leads, and the interelectrode space in each element is divided into a series of sections with horizontal waterproof dielectric partitions, and through holes are made in each section in the outer electrode, according to the invention, they will be heated inside the housing The hollow cylinder is located on the bottom, open from the upper end and hermetically attached with its base to the bottom of the heater body, and which is installed with a gap between its upper end and the cover of the heater body. Heating elements are immersed inside the cylinder. The cavity of the said cylinder in the lower part is in communication with the source of liquid coolant by a pipe inserted into its cavity at the bottom of the heater, and the outlet from the heater of the heated coolant is also located in the lower part of the heater body.

Кроме того, торец трубы для подачи теплоносителя в полость цилиндра расположен выше дна корпуса нагревателя.In addition, the end of the pipe for supplying coolant to the cylinder cavity is located above the bottom of the heater body.

Установка в корпусе нагревателя полого цилиндра с размещением в нем нагревательных элементов позволяет при выходе из нагревателя нагретого теплоносителя осуществлять предварительный нагрев поступающего в полость цилиндра жидкого теплоносителя за счет тепловой энергии нагретой нагревательными элементами жидкости, которая, выходя из нагревателя через выходное отверстие, выполненное в нижней части его корпуса, омывает стенки цилиндра с холодной жидкостью. Это ведет к уменьшению плотности поступающего теплоносителя и, как следствие, к снижению времени и потребного количества электроэнергии для нагревания жидкого теплоносителя до заданных параметров.The installation of a hollow cylinder in the heater body with the placement of heating elements in it allows, upon exiting the heater, the heated coolant to pre-heat the liquid coolant entering the cylinder cavity due to the thermal energy of the liquid heated by the heating elements, which, leaving the heater through an outlet made in the lower part its body, washes the walls of the cylinder with cold liquid. This leads to a decrease in the density of the incoming coolant and, as a consequence, to a decrease in the time and the required amount of electricity for heating the liquid coolant to the specified parameters.

Расположение торца трубы для подачи подлежащего нагреву теплоносителя в полость цилиндра выше дна корпуса нагревателя исключает возможность попадания в нагревательные элементы накипи и опадающих на дно нагревателя продуктов коррозии.The location of the end of the pipe for supplying the heat carrier to be heated into the cylinder cavity above the bottom of the heater body eliminates the possibility of limescale falling into the heating elements and corrosion products falling to the bottom of the heater.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен общий вид электродного нагревателя жидкости.The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of the electrode fluid heater.

Электродный нагреватель жидкости состоит из корпуса 1 с нагреваемым жидким теплоносителем 2, ряда нагревательных элементов 3 и полого цилиндра 4, открытого с верхнего своего конца, и который прикреплен герметично своим основанием ко дну 5 корпуса 1 нагревателя и установлен с зазором между своим верхним открытым торцом 6 и верхней крышкой 7 корпуса нагревателя. В полость цилиндра погружены закрепленные на крышке 7 нагревательные элементы 3, выполненные в виде коаксиальных металлических электродов, разделенных на ряд секций 8 водопроницаемыми диэлектрическими перегородками (на чертеже не показаны). Причем в наружном электроде каждой секции 8 имеются сквозные отверстия внизу 9 и вверху 10. В нижней части полости цилиндра 4 через дно 5 корпуса 1 введена труба 11 для подачи подлежащего нагреванию теплоносителя. При этом торец трубы 11 подачи теплоносителя расположен выше дна 5 корпуса 1 нагревателя. Выход нагретой жидкости из нагревателя предусмотрен через трубу 12, расположенную в нижней части корпуса 1 нагревателя.The electrode fluid heater consists of a housing 1 with a heated liquid coolant 2, a series of heating elements 3 and a hollow cylinder 4 open from its upper end, and which is sealed with its base to the bottom 5 of the heater housing 1 and is installed with a gap between its upper open end 6 and top cover 7 of the heater body. Heating elements 3 mounted on the lid 7 are immersed in the cylinder cavity, made in the form of coaxial metal electrodes, divided into a series of sections 8 by permeable dielectric partitions (not shown in the drawing). Moreover, in the outer electrode of each section 8 there are through holes at the bottom 9 and at the top 10. In the lower part of the cavity of the cylinder 4, a pipe 11 is introduced through the bottom 5 of the housing 1 to supply the heat carrier to be heated. In this case, the end of the coolant supply pipe 11 is located above the bottom 5 of the heater body 1. The outlet of the heated fluid from the heater is provided through a pipe 12 located in the lower part of the heater body 1.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Жидкий теплоноситель поступает по трубе 11 в корпус 1 нагревателя, заполняя полость цилиндра 4, нагревательные элементы 3 и их секции 8 через отверстия 9 и 10. При включении нагревательных элементов 3 жидкий теплоноситель 2 в секциях 8 нагревается до состояния пара и через отверстия 10 вырывается в жидкое пространство вокруг нагревательных элементов 3, перемешивая слои жидкого теплоносителя и увеличивая их теплообмен. По мере выхода пара через отверстия 10 секции 8 снова заполняются жидким теплоносителем через отверстия 9. Нагретый таким образом жидкий теплоноситель, выливаясь из цилиндра 4 через его верхний торец 5, попадает в пространство между корпусом 1 нагревателя и стенками цилиндра 4 и выходит через отверстие 12 в нижней части корпуса 1 нагревателя. При этом часть тепловой энергии нагретого теплоносителя передается через стенки цилиндра 4 для предварительного нагрева поступающего в полость цилиндра 4 подлежащего нагреву жидкого теплоносителя. Это приводит к уменьшению плотности поступающего жидкого теплоносителя, так как в нем образуются воздушные пузырьки, которые уменьшают электропроводность, и в результате чего для нагревания одного и того же объема жидкого теплоносителя до необходимой температуры расходуется меньше электроэнергии, чем это требуется по прототипу.The liquid coolant enters through the pipe 11 into the heater body 1, filling the cavity of the cylinder 4, the heating elements 3 and their sections 8 through the openings 9 and 10. When the heating elements 3 are turned on, the liquid coolant 2 in the sections 8 is heated to the state of steam and through the holes 10 breaks out into the liquid space around the heating elements 3, mixing the layers of the liquid coolant and increasing their heat transfer. As steam exits through the openings 10, sections 8 are again filled with liquid heat carrier through the openings 9. The liquid coolant thus heated, pouring out of the cylinder 4 through its upper end 5, enters the space between the heater body 1 and the walls of the cylinder 4 and exits through the hole 12 into bottom of heater body 1. In this case, part of the thermal energy of the heated coolant is transmitted through the walls of the cylinder 4 for preheating the liquid coolant to be heated into the cavity of the cylinder 4. This leads to a decrease in the density of the incoming liquid coolant, since air bubbles are formed in it, which reduce the electrical conductivity, and as a result less energy is consumed to heat the same volume of the coolant to the required temperature than is required by the prototype.

Таким образом, достигается возможность сокращения времени и снижения энергопотребления для нагревания жидкого теплоносителя, что выгодно отличает его от прототипа.Thus, it is possible to reduce time and reduce energy consumption for heating the liquid coolant, which compares it favorably with the prototype.

Claims (2)

1. Электродный нагреватель жидкости, состоящий из корпуса с нагреваемой жидкостью и ряда нагревательных элементов, каждый из которых выполнен в виде коаксиальных цилиндрических металлических электродов, один из которых выполнен сплошным, и имеющих токовводы, причем межэлектродное пространство в каждом элементе разделено на ряд секций горизонтальными водонепроницаемыми диэлектрическими перегородками, а в каждой секции в наружном электроде выполнены сквозные отверстия, отличающийся тем, что внутри корпуса нагревателя размещен полый цилиндр, открытый с верхнего конца и герметично прикрепленный своим основанием ко дну корпуса нагревателя и который установлен с зазором между своим верхним торцом и крышкой корпуса нагревателя, а вовнутрь цилиндра погружены нагревательные элементы, причем полость упомянутого цилиндра в нижней части сообщена с источником жидкого теплоносителя трубой, введенной в ее полость у дна нагревателя, а выход из нагревателя нагретого теплоносителя расположен также в нижней части корпуса нагревателя.1. The electrode fluid heater, consisting of a housing with a heated fluid and a series of heating elements, each of which is made in the form of coaxial cylindrical metal electrodes, one of which is solid, and having current leads, and the interelectrode space in each element is divided into a number of sections by horizontal waterproof dielectric partitions, and through holes are made in each section in the outer electrode, characterized in that a hollow core is placed inside the heater body a cylinder open from the upper end and hermetically attached with its base to the bottom of the heater casing and which is installed with a gap between its upper end and the lid of the heater casing, and heating elements are immersed inside the cylinder, the cavity of the cylinder in the lower part communicating with the source of liquid coolant by a pipe, introduced into its cavity at the bottom of the heater, and the heated coolant exit from the heater is also located in the lower part of the heater body. 2. Электродный нагреватель жидкости по п.1, отличающийся тем, что торец трубы для подачи теплоносителя в полость цилиндра расположен выше дна корпуса нагревателя. 2. The electrode fluid heater according to claim 1, characterized in that the end of the pipe for supplying coolant to the cylinder cavity is located above the bottom of the heater body.