SU1598222A1 - Electric heater of gases - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике. Целью изобретени   вл етс  повышение мощности и надежности нагревател  путем улучшени  охлаждени  узла токоподвода нагревательных элементов в виде сетки. В электронагревателе газов с поперечно корпусу установленным набором сетчатых нагревательных элементов концы сеток с токоподводами установлены в сквозных пазах корпуса, а поток газа организован таким образом, что он обтекает корпус снаружи и изнутри, заход  в сквозные пазы, турбулизиру сь в них и охлажда  узлы токоподводов. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.The invention relates to electrical engineering. The aim of the invention is to increase the power and reliability of the heater by improving the cooling of the current lead assembly of the heating elements in the form of a grid. In an electric gas heater with a transversely installed body of a set of mesh heating elements, the ends of the grids with current leads are installed in the through grooves of the body, and the gas flow is arranged in such a way that it flows around the body outside and inside, penetrating through the grooves, turbulently in them and cooling the current lead nodes. 1 hp f-ly, 10 ill.

Description

Изобретение относитс  к области электротермии и может быть использовано дл  подогрева потока воздуха в аэродинамических трубах, в системах кондиционировани , в сушильных установках .The invention relates to the field of electrothermal and can be used to preheat the flow of air in wind tunnels, in air conditioning systems, in drying plants.

Целью изобретени   вл етс  повышение мощности и надежности подогревател  путем улучшени  охлаждени  узла токоподвода сетчатых нагревательных элементов.The aim of the invention is to increase the power and reliability of the preheater by improving the cooling of the current lead assembly of the mesh heating elements.

На фиг. 1 приведена схема электронагревател  на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема сетчатого нагревательного элемента с то- коподвод щими шинами; на фиг. 4 - разрез R-Б на фиг. 3j на фиг. 5 сечение В-В на фиг. 3; на фиг, 6 - схема элемента дл  случа  соединени  продольных проволок с шинами при чередовании контакта с каждой из шин; на фиг. 7 - разрез Г-Г на фиг. 6:FIG. 1 is a diagram of the electric heater in FIG. 2 shows section A-A in FIG. one; in fig. 3 is a diagram of a mesh heating element with busbars; in fig. 4 shows section RB in FIG. 3j in FIG. 5 is a section through BB in FIG. 3; Fig. 6 is a diagram of the element for the case of connecting the longitudinal wires to the tires with alternating contact with each of the tires; in fig. 7 - section G-Y in FIG. 6:

на фиг. 8 - сечение Л.Л на фиг. 6j на фиг. Э схема элемента с волнообразными продольными проволоками при контакте их с шинами посредством соприкасающегос  па ного соединени  по вершинам волн и при поперечных проволоках в качестве турбулизаторов потока; на фиг. 10 - разрез Е-Е на фиг. 9; на фиг. 11 - сечение К-К на фиг. 9.in fig. 8 is a section LL in FIG. 6j in FIG. E diagram of an element with wavelike longitudinal wires when they come into contact with the tires by means of an adjoining solder joint over the tops of the waves and with transverse wires as flow turbulators; in fig. 10 shows section EE of FIG. 9; in fig. 11 is a section to K — K in FIG. 9.

Электронагреватель (фиг. 1 и 2) содержит наружный кожух 1 и расположенный внутри него нагреватель 2, включающий корпус 3 входной коллектор , проточную часть 5 и сетчатые нагревательные элементы 6 с проход щими через корпус 3 токопровод щими шинами 7. Между наружным кожухом 1 и корпусом 3 наг ревател  образуетс  промежуточный кольцевой зазор 8. Кожух 1 имеет патрубок 9 подачи газа. Сетчатый нагревательный элементThe electric heater (Figs. 1 and 2) contains an outer casing 1 and a heater 2 located inside it, including a housing 3, an inlet manifold, a flow part 5 and mesh heating elements 6 with conductive tires 7 passing through the housing 3. Between the outer casing 1 and the housing 3, an intermediate annular gap 8 is formed. The casing 1 has a gas supply nipple 9. Mesh heating element

еe

(фиг. 3-5) содержит продольные токо- ведущие проволоки.10 и поперечные опорные проволоки 11, а две токопро- вод щие шины расположены по обе стороны продольных проволок 10 и соединены с ними при обеспечении необходимого электрического контакта. Между шинами 7. в зоне соединени  шин 7 и проролок 10, образуютс  щелевые каналы 12 охлаждени , св зывающие проточную часть 5 с промежуточным кольцевым зазором 8,(Fig. 3-5) contains longitudinal current-carrying wires.10 and transverse supporting wires 11, and two current-carrying busbars are located on both sides of the longitudinal wires 10 and are connected to them while providing the necessary electrical contact. Between the tires 7. in the joint zone of the tires 7 and the spacer 10, slotted cooling channels 12 are formed connecting the flow part 5 with an intermediate annular gap 8,

В сетчатом нагревательном элементе (фиг. 6-8) дл  случа  соединени  продольных проволок 10 с шинами 7 при чередовании контакта с каждой из шин и при образовании между шинами щелевых каналов 12 плоскость изгиба продольных : проволок 10 перпендикул рна к плоскости шин 7.In the mesh heating element (Fig. 6-8) for the case of connecting the longitudinal wires 10 to the tires 7 when the contact with each of the tires alternates and when the slot channels 12 are formed between the tires, the longitudinal bending plane: the wires 10 are perpendicular to the plane of the tires 7.

В сетчатом нагревательном элементе (фиг. 9-11) волнообразно изогнутые продольные проволоки 10 могут в зоне контакта с шинами 7 соедин тьс  с ними по вершинам волн с помощью соприкасающегос  па ного соединени  13 путем пайки твердым припоем. Плоскос изгиба продольных проволок 10 перпендикул рна плоскости шин 7. Между шинами образуютс  щелевые каналы 12 сложной формы, где поперечные проволоки 11 расположены поперек этих kaнaлoв и образуют турбулизаторы потока.In the mesh heating element (Fig. 9-11), the wave-wavy curved longitudinal wires 10 can be connected to the busbars 7 in the contact zone with the tips of the waves by means of an adjoining solder joint 13 by soldering. The bending plane of the longitudinal wires 10 is perpendicular to the plane of the tires 7. Slot-shaped channels 12 of complex shape are formed between the tires, where the transverse wires 11 are located across these channels and form flow turbulators.

При работе подогревател  газ поступает в него через патрубок 9,движетс  по промежуточному зазору В в направлении входного коллектора k, через который поступает затем в проточную часть 5 подогревател - и движетс  по ней в направлении, противоположном направлению потока в проме- жуточном кольцевом зазоре 8, протека  последовательно через сетчатые части (сетки) нагревательных элементов 6, расположенные в проточной части 5- Продольные проволоки 10 сеток разогреваютс  проход щим по ним электрическим током, который подводитс  к проводникам с помощью токо- подвод щих шин 7, а газ нагреваетс  при протекании через сетки в резуль . тате омывани  составл ющих сетку проволок. Даление газа по длине проточной части 5 падает в направлении движени  потока вследствие гидравлического сопротивлени  сеток и ока- зываетс  ниже, чем в промежуточномIn operation, the preheater enters the gas through the pipe 9, moves through the intermediate gap B in the direction of the inlet manifold k, through which it enters the flow section 5 of the preheater and moves along it in the direction opposite to the direction of flow in the intermediate annular gap 8, flow through the mesh parts (grids) of the heating elements 6, located in the flow part 5. The longitudinal wires 10 of the grids are heated by an electric current passing through them, which is supplied to the conductors with with the help of current-supply busbars 7, and the gas is heated as it flows through the grids as a result. tat washer wire mesh components. The distance of the gas along the length of the flow part 5 falls in the direction of flow due to the hydraulic resistance of the grids and is lower than in the intermediate

00

15 20 15 20

25 ь 25

30thirty

3535

4040

4545

5050

5555

кольцевом зазоре В. Под воздействием этой разности давлени  газ движетс  по u eлeвым каналам 12 между шинами 7 и охлаждает эти шины. В слу,- чае наличи  между шинами 7 поперечных проволок 11 последние турбулизи- руют поток, проход щий по щелевым каналам 12, вследствие чего возникает интенсификаци  теплообмена, делающа  охлаждение шин 7 еще более эффективным. Расход газа через каналы 12 увеличиваетс  по длине проточной части 5 в соответствии с увеличением разности давлени  между промежуточным кольцевым зазором 8 и проточной частью 5, вследствие чего температура шин 7 мало измен етс  по длине нагревател  2..an annular gap B. Under the influence of this pressure difference, the gas moves along the u left channels 12 between the tires 7 and cools the tires. In the case of the presence between the tires 7 of the transverse wires 11, the latter are turbulized by the flow passing through the slot channels 12, as a result of which there is an intensification of heat exchange, which makes the cooling of the tires 7 even more efficient. The gas flow through the channels 12 increases along the length of the flow part 5 in accordance with the increase in the pressure difference between the intermediate annular gap 8 and the flow part 5, as a result of which the temperature of the tires 7 varies little along the length of the heater 2 ..

Предлагаемый электронагреватель допускает любое электрическое соединение нагревательных элементов: последовательное , параллельное, смешанное .The proposed electric heater allows any electrical connection of the heating elements: serial, parallel, mixed.

Предлагаемый электронагреватель позвол ет повысить мощность нагревател  вследствие увеличени  силы тока за счет охлаждени  шин. Сравнение двух модельных нагревателей из четырех нагревательных элементов с охлаждаемыми и неохлаждаемыми шинами показывает, что охлаждение шин позвол ет увеличить мощность нагревател  примерно на 30. Это увеличение возрастает с ростом числа элементов,- -ПОСКОЛЬКУ температура неохлаждаемых шин растет по длине нагревател  приблизительно линейно (в соответствии с ростом температуры воздуха), тогда как,у охлаждаемых шин она близка к посто нной.The proposed electric heater makes it possible to increase the power of the heater due to an increase in the current strength due to the cooling of the tires. A comparison of two model heaters of four heating elements with cooled and uncooled tires shows that cooling the tires increases the power of the heater by about 30. This increase increases with the number of elements, - - as the temperature of the uncooled tires increases approximately linearly in length (according to with increasing air temperature), whereas, for cooled tires, it is close to constant.

Предлагаемый способ соединени  шин с проволоками обеспечивает значительное повышение надежности на1 ревател  вследствие применени  контакта шин 7 с токоведущими проволоками 10 лишь на части периметра проволоки . Например, при соприкасающемс  па ном соединении 13 волнообразно изогнутых проволок 10 с шинами 7 по вершинам реализуетс  односторонний контакт, близкий к точечному. Таким образом, допустимое число теп- лосмен дл  таких контактов на несколько пор дков больше, чем дл  контакта по всему периметру проводника. Дальнейшему повышению надежности способствует эффективное охлаждение шин и проволок в зоне контакта с шинами , а дл  волнообразно изогнутых проволок - также и хоромй  компенсаци  термических удлинений проволоки вследствие ее волнообразной формы .The proposed method of connecting tires with wires provides a significant increase in the reliability of the inverter due to the use of the contact of tires 7 with current-carrying wires 10 only on a part of the wire perimeter. For example, in the case of an adjoining paired connection of 13 wavelikely curved wires 10 with tires 7, a one-sided contact, close to a point one, is realized at the vertices. Thus, the allowable number of heat-traces for such contacts is several orders of magnitude greater than for contact around the entire perimeter of the conductor. Effective cooling of tires and wires in the contact zone with tires also contributes to further increase in reliability, and for undulating bent wires, also a good compensation of thermal extensions of the wire due to its wave-like shape.

На основании приведенных исследований модельных подогревателей выполнены технические проработки подогревател  из20 нагревательных элемен- тов, рассчитанного на подогрев воздуха до температуры пор дка 500 С, и проведены его предварительные испытани .On the basis of the above studies of model heaters, technical studies of a heater of 20 heating elements, designed for heating air to a temperature of about 500 ° C, were carried out and preliminary tests were carried out.

Claims (2)

Формула изобретени Invention Formula 1, Электронагреватель газов преимущественно дл  аэродинамических труб, содержащий наружный кожух, соединенный с одного конца с патрубком входа газа, и расположенный в нем с образованием кольцевого канала дл  прохода газа корпус с установленными в его поперечном сечении наг ревательными элементами, жестко сое 1, Electric gas heater mainly for wind tunnels, comprising an outer casing connected at one end with a gas inlet nozzle and located therein with the formation of an annular gas passage channel housing with fixed heating elements in its cross section QQ - 25 15- 25 15 2020 диненными с токоподводами, снабженный с того же .конца патрубком выхода газа, отличающийс  тем, что, с целью повышени  мощности и надежности электронагревател  путем улучшени  охлаждени  узла токоподво- да в случае выполнени  нагревательных элементов в виде сетки, концевые участки нагревательных элементов охвачены с двух сторон токоподводами, которые выполнены в виде шин, и установлены в выполненных в стенках корпуса сквозных пазах, выход щих в кольцев(5Й канал, при этом токове- дущие проволоки сетчатых нагревательных элементов поочередно соединены с токоподводами в зоне контакта .equipped with current leads supplied from the same end with a gas outlet nozzle, characterized in that, in order to increase the power and reliability of the electric heater by improving the cooling of the current supply node in the case of heating elements in the form of a grid, the end sections of the heating elements are covered on both sides current leads, which are made in the form of busbars, and are installed in through-slots made in the casing walls that go out into the rings (5th channel, while the current-carrying wires of the mesh heating elements edno connected to the current conductors in the contact zone. 2. Электронагреватель по п. 1, отличающийс  тем, что при выполнении токоведусцих проволок в зоне токоподводов волнообразно изогнутыми, указанное соединение с токоподводами выполнено по вершинам .изгибов.2. Electric heater according to claim 1, characterized in that when making current-conducting wires in the area of current leads wavyly bent, said connection with current leads is made along the tops of the bends. г 3g 3 15982221598222 А BUT фиг. 2FIG. 2 fLL8.3fLL8.3 ц щ п II /-fi 1 I ц fc i p n II / -fi 1 I c f д-d- VV эХEH . 7. 7 в-вin-in 2 2 / / II /-fi 1 I  II / -fi 1 I Раг. г Rag. g 1212 V / XV / x -с-with // // ININ WW faz. 8faz. eight 12, 12, / // / // 11eleven fus.S fus.S Л L - - T r- - T r // 1one .f-.f- 11eleven 33 10ten . W. W }К-Ш} KW /J/ J JJ y Ty T // - - T r- - T r 12 10 f aB.Ji12 10 f aB.Ji