SU1184111A1 - Heater of fluid medium - Google Patents

Abstract

1. НАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ , содержащий корпус, соединенный с патрубком входа текучей среды , установленные в нем концентрично с зазором друг от друга заглушенный с одного конца резистивный трубчатый нагревательньп1 элемент, другой конец которого соединен с патрубком выхода текучей среды, и по меньшей мере один дополнительный трубчатый элемент, на боковой поверхности элементов выполнены сквозные отверсти  в виде продольных р дов , отличающийс  тем, что, с целью повышени  интенсификации теплообмена, указанные отверсти  выполнены в виде продольных прорезей, расположенных по всей ш (Л длине элементов, причем р ды в различных элементах смещены друг относительно друга в тангенциальном направлении. 2. Нагреватель по п.1, о т л ич а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  равномерности теплосъема, указанное смещение р дов составл ет 1/2 их шага. 00 1. HEATER OF THE FLUID ENVIRONMENT, comprising a housing connected to the fluid inlet pipe, mounted therein concentrically with a gap between each other resistive tubular heater1 plugged at one end, the other end of which is connected to the fluid outlet pipe, and at least one additional tubular element, through holes in the side surface of the elements are made in the form of longitudinal rows, characterized in that, in order to increase the heat exchange intensification, said holes are made in the form of longitudinal slots located along the entire w (L the length of the elements, and the rows in the various elements are displaced relative to each other in the tangential direction. 2. The heater according to claim 1, which has the same in order to increase the uniformity of heat removal, the indicated displacement of rows is 1/2 step. 00

Description

1 Изобретение относитс  к области электронагрева и может быть использова о в качестве устройства дл  электрического нагрева потоков газов и жидкостей, а также дл  испарени  жидкостей, в частности дл  газификации сжиженных газов, например двуокиси углерода. Цель изобретени  - повьшгение интенсификации теплообмена и равномерности теплос7:.ема. Иа фиг.1 изображен предлагаемый нагреватель, разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 вариант нагревател  с одним дополнительным элементом. Нагреватель содержит металлический трубчатый элемент 1, вдоль обра зующих которого выполнены узкие прерывистые отверсти  2 дл  прохода тепл чосител . На поверхность трубчатого элемента 1 нанесены диэлектрический слой 3 окиси алюмини  и затем слой 4 резистивного материала - нихрома. Слои выполнены, например , методом плазменного напылени . Резистивный слой 4 пропитан компаундом. Трубчатый элемент помещен Б герметичный цилиндрический кожух 5, в котором установлены герметичные электровводы 6 к резистивному слою 4. Кожух 5 снабжен патруб ком 7 ввода теплоносител .Один из концов трубчатого элемента 1 снабже патрубком 8 выхода теплоносител , а второй конец 9 его заглушен. Концентрччно трубчатому элементу Iс зазором 10 относительно него расположены элементы 11 и 12. В них выполнены продольные р ды отверстий 13 и 14, не совпадающие с отверсти  ми 2 в трубчатом нагревательном элементе. Величина зазора между экраном и трубчатым элементом соетавл ет р 0,01-0,05 D, где D диаметр трубчатого элемента. В данном случае в дополнительных элементах и в трубчатом нагревательном элементе отверсти  расположены вдоль шести образующих, при этом отверсти  13 и 14 в элементах IIи 12 сдвинуты по радиусу на 1/2 шага относительно отверстий 2 в трубчатом нагревательном элементе Ширина отверстий при выполнении их ц виде прорезей составл ет ,02 0,2 D. 12 Нагреватель работает следующим образом. Включают нагрев и поток нагреваемого теплоносител  направл ют через патрубок 7 в кожухе 5, затем поток проходит через отверсти  13 в элементе 11, по зазорам между элементом 11 и поверхностью трубчатого нагревательного элемента 1, через отверсти  2 в трубчатом элементе по зазорам между элементом 12 и внутренней поверхностью трубчатого элемента 1 и выходит через отверсти  14 в элементе 12 в полость трубчатого элемента 1. При этом за счет теплообмена с резистивным тепловыдел ющим слоем осуществл етс  нагрев потока теплоносител ; Нагретый поток выходит из нагревател  через патрубок 8. Поскольку поток проходит через отверсти  в трубчатом элементе, расположенные по всей его длине, то ламинарный пристеночный слой посто нно разрушаетс , поток в пристеночном слое турбулизуетс , затем течет по зазорам , толщина которых в 20-100 раз меньше диаметра трубчатого элемента , при этом скорость потока в пристеночном слое увеличиваетс  во много раз. Все это приводит к значительному увеличению коэффициентов femionepeдачи между резистивным слоем и потоком теплоносител , т.е. к повышению интенср ности теплообмена. Кроме того, поскольку стенки трубчатого элемента омываютс  теплоносителем с двух сторон, возрастает площадь теплообменной поверхности. Повышение интенсивности теплообмена и увеличение теплообменной поверхности обуславливают увеличение удельной мощности нагревател . В случае кипени  теплоносител  устран етс  возможность перехода на кризисный пленочный режим и пережога нагревател . Наличие проточного сло  между кожухом и трубчатым элементом при использовании теплоносител  с температурой , меньшей температуры окрз ающей среды, и вводе его в нагреватель через патрубок в кожухе устран ет потери тепла в окружающую среду и необходимость электрической изол ции резистивного сло .1 The invention relates to the field of electrical heating and can be used as a device for electrically heating gases and liquids, as well as for evaporating liquids, in particular for gasifying liquefied gases, such as carbon dioxide. The purpose of the invention is to improve the intensification of heat exchange and heat uniformity7:. Ia figure 1 shows the proposed heater, the cut; in Fig.2 a section aa in Fig.1; in fig. 3 variant of the heater with one additional element. The heater contains a metal tubular element 1, along which narrow, discontinuous openings 2 are made for the passage of heat carrier. On the surface of the tubular element 1 deposited dielectric layer 3 of aluminum oxide and then a layer 4 of resistive material - nichrome. Layers are made, for example, by the method of plasma spraying. Resistive layer 4 is impregnated with a compound. The tubular element is placed B sealed cylindrical casing 5, in which sealed electrical leads 6 to the resistive layer 4 are installed. The casing 5 is provided with a nozzle 7 of the coolant inlet. Concentric tubular element Ic with a gap 10 relative to it are elements 11 and 12. They have longitudinal rows of holes 13 and 14, which do not coincide with holes 2 in the tubular heating element. The size of the gap between the screen and the tubular element is p 0.01-0.05 D, where D is the diameter of the tubular element. In this case, in the additional elements and in the tubular heating element, the holes are located along the six generators, while the holes 13 and 14 in the elements II and 12 are radially shifted by 1/2 step relative to the holes 2 in the tubular heating element The width of the holes when they are made in the form of slots is 02 0.2 D. 12 The heater operates as follows. The heating is turned on and the flow of the heated coolant is directed through the pipe 7 in the casing 5, then the flow passes through the holes 13 in the element 11, through the gaps between element 11 and the surface of the tubular heating element 1, through the holes 2 in the tubular element through the gaps between the element 12 and the inner the surface of the tubular element 1 and exits through the holes 14 in the element 12 into the cavity of the tubular element 1. At the same time, the heat carrier flow is heated by heat exchange with a resistive heat-generating layer; The heated stream leaves the heater through nozzle 8. As the flow passes through the holes in the tubular element located along its entire length, the laminar wall layer is constantly destroyed, the flow in the wall layer is turbulized, then flows through the gaps, which are 20-100 times thick smaller than the diameter of the tubular element, while the flow rate in the wall layer increases many times. All this leads to a significant increase in the coefficients of transmission between the resistive layer and the flow of the coolant, i.e. to increase the intensity of heat transfer. In addition, since the walls of the tubular element are washed by a coolant from two sides, the area of the heat exchange surface increases. An increase in the intensity of heat exchange and an increase in the heat exchange surface cause an increase in the specific power of the heater. In the case of boiling the coolant, the possibility of switching to a crisis film regime and heating the heater is eliminated. The presence of a flow layer between the casing and the tubular element when using a coolant with a temperature lower than the ambient temperature, and introducing it into the heater through the nozzle in the casing eliminates heat loss to the environment and the need for electrical insulation of the resistive layer.

3118431184

При отсутствии кожуха (например, в случае нагрева потока воздуха из окружающей среды) поток ввод т в трубчатый элемент, а заглушенный второй конец его обеспечивает про- j текание потока через отверсти , расположенные вдоль всей длины трубчатого элемента.In the absence of a casing (for example, in the case of heating the air flow from the environment), the flow is introduced into the tubular element, and its plugged second end allows the flow of flow through the holes located along the entire length of the tubular element.

1 Ч1 h

Расположение отнерстий как и трубчатом элементе, и в экранах вдоль всей длины нагревател ,т.е. расположение в непосредственной близости друг от друга отверстий в экранах и трубчатых элементах,уменьшает путь течени  теплоносител  по узким зазорам между экранами и трубчатым элементом.The location of the openings is similar to that of the tubular element and in the screens along the entire length of the heater, i.e. the location in the immediate vicinity of each other of the holes in the screens and tubular elements reduces the flow path of the heat transfer fluid through the narrow gaps between the screens and the tubular element.

Фиг. 1FIG. one

фиг.Зfig.Z

Claims (2)

1 . НАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ, содержащий корпус, соединенный с патрубком входа текучей среды, установленные в нем концентрич но с зазором друг от друга заглушенный с одного конца резистивный трубчатый нагревательный элемент, другой конец которого соединен с патрубком выхода текучей среды, и по 'меньшей мер’е один дополнительный трубчатый элемент, на боковой поверхности элементов выполнены сквозные отверстия в виде продольных рядов, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсификации теплообмена, указанные отверстия выполнены в виде продольных прорезей, расположенных по всей длине элементов, причем ряды в различных элементах смещены друг относительно друга в тангенциальном направлении.1 . A HEATER, containing a housing connected to a fluid inlet, installed in it concentrically with a gap from each other, a resistive tubular heating element plugged at one end, the other end of which is connected to the fluid outlet, and at least one additional tubular element, through holes in the form of longitudinal rows are made on the lateral surface of the elements, characterized in that, in order to increase the heat transfer, these holes are made in the form of native slots located along the entire length of the elements, and the rows in different elements are displaced relative to each other in the tangential direction. 2. Нагреватель по п.1, о т л ич ающий с я тем, что, с целью повышения равномерности теплосъема, указанное смещение рядов составляет 1/2 их шага.2. The heater according to claim 1, with the fact that, in order to increase the uniformity of heat removal, the indicated displacement of the rows is 1/2 of their step. ί 11ί 11