электродный нагреватель

Формула изобретения

Электродный нагреватель, содержащий корпус с нагревательной камерой, заполненной промежуточным теплоносителем, снабженной фазными электродами, теплообменником и патрубком уровня, сообщенной с компенсационной емкостью, имеющий теплоизоляцию с наружной стороны корпуса, выполненную в нижней части корпуса с меньшим термосопротивлением, чем в верхней и боковых его частях, отличающийся тем, что между нагревательной камерой в центре верхней ее стенки и компенсационной емкостью установлен предохранительный клапана, а патрубок уровня расположен в одной плоскости с верхней стенкой нагревательной камеры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к энергетике, может быть использовано в системах отопления и горячего водоснабжения.

Известен электродный нагреватель по а.с. N 879184 класса F 24 H 1/20. Он содержит корпус с теплообменником и центральной герметичной камерой, сообщенной с компенсационной емкостью, заполненной промежуточным теплоносителем с образованием жидкостного и газового объемов и снабженной фазовым электродом. Недостаток данного нагревателя состоит в том, что при замерзании в нем промежуточного теплоносителя произойдет разрушение корпуса нагревателя. Это может произойти во время хранения или транспортирования нагревателя при температуре окружающей среды ниже температуры замерзания промежуточного теплоносителя. Этот недостаток устранен в электродном нагревателе по а.с. N 1783254 класса F 24 H 1/20 (прототип).

Этот нагреватель содержит корпус с теплообменником и центральной герметичной камерой, сообщенной с герметичной компенсационной емкостью, заполненной промежуточным теплоносителем с образованием жидкостного и газового объемов и снабженной фазовым электродом. Теплообменник установлен в газовом и жидкостном объемах центральной камеры. Нагреватель снабжен теплоизоляцией с переменным термосопротивлением и патрубком с заглушкой на торце. Теплоизоляция расположена с наружной стороны корпуса и в нижней его части выполнена с меньшим термосопротивлением, чем в верхней и боковых частях корпуса, а патрубок одним торцем расположен в центральной герметичной камере, а другим, снабженным заглушкой, - с наружной стороны корпуса.

Недостатком данного нагревателя является низкая эффективность теплообмена между промежуточным теплоносителем и нагреваемой средой, т.к. в нагревательной камере, где расположен теплообменник, имеется воздух, т.е. неконденсирующиеся газы. Как известно, наличие в паре неконденсирующихся газов отрицательно сказывается на эффективности теплообмена. Если в парогазовой смеси содержится всего 1% неконденсирующихся газов, то эффективность теплообмена снижается в два раза.

Целью данного изобретения является повышение эффективности работы теплообменника нагревателя, что позволит при той же мощности нагревателя уменьшить его габариты или увеличить мощность нагревателя при прежних габаритах.

Указанная цель достигается тем, что в электродном нагревателе, содержащем корпус с нагревательной камерой, заполненной промежуточным теплоносителем, снабженной фазными электродами и теплообменником, имеющей патрубок уровня, сообщенной с компенсационной емкостью, имеющем теплоизоляцию с наружной стороны корпуса, выполненную в нижней части корпуса с меньшим термосопротивлением, чем в верхней и боковых его частях, между нагревательной камерой в центре ее верхней стенки и компенсационной емкостью установлен предохранительный клапан, а патрубок уровня расположен в одной плоскости с верхней стенкой нагревательной камеры.

Введение предохранительного клапана между нагревательной камерой в центре ее верхней стенки и компенсационной емкостью и расположение патрубка уровня в одной плоскости с верхней стенкой нагревательной камеры повышает эффективность работы теплообменника нагревателя, т.к. в этом случае весь объем нагревательной камеры будет заполнен промежуточным теплоносителем и в нем будут отсутствовать неконденсирующиеся газы, отрицательно влияющие на эффективность теплообмена.

На чертеже изображен предлагаемый электродный нагреватель. Он содержит корпус 1 с нагревательной камерой 2, заполненной промежуточным теплоносителем, снабженной фазными электродами 3, теплообменником 4 и патрубком уровня 5, сообщенной с компенсационной емкостью 6. Корпус 1 нагревателя с наружной стороны имеет теплоизоляцию 7, толщина которой в нижней его части меньше, чем в верхней и боковых частях. В центре верхней стенки нагревательной камеры 2 между нагревательной камерой 2 и компенсационной емкостью 6 установлен предохранительный клапан 8, а патрубок уровня 5 расположен в одной плоскости с верхней стенкой нагревательной камеры 2.

Нагреватель работает следующим образом.

При подаче напряжения протекающий между электродами 3 электрический ток выделяет тепло, которое через теплообменник 4 передается нагреваемой среде, проходящей через него. Если количество тепла, выделяемого между электродами 3, больше количества тепла, потребляемого нагретой средой, то в камере 2 повышается температура промежуточного теплоносителя, возрастает давление его пара, которое вытесняет часть теплоносителя в компенсационную емкость 6. При снижении уровня жидкости между электродами 3 уменьшается их рабочая поверхность и, соответственно, снижается потребляемая мощность. При определенном уровне теплоносителя наступает равновесие потребляемой и отдаваемой мощности и нагреватель работает в режиме поддержания заданной температуры.

Предохранительный клапан 8 настроен на более высокое давление, чем давление пара промежуточного теплоносителя в нагревательной камере 2, поэтому пар при работе нагревателя из камеры 2 в компенсационную емкость 6 через клапан 8 не выходит. Теплоизоляция 7 при работающем нагревателе уменьшает тепловые потери, т.е. повышает КПД нагревателя, а при выключенном нагревателе совместно с клапаном 8 предотвращает разрушение корпуса 1 в случае снижения температуры окружающей среды ниже температуры отвердевания промежуточного теплоносителя. За счет того, что теплоизоляция 7 в нижней части корпуса 1 имеет толщину, меньшую, чем в верхней и боковых его частях, остывание и отвердевание промежуточного теплоносителя начнется снизу и будет распространяться вверх, пока не замерзнет весь теплоноситель. При этом увеличение объема теплоносителя в корпусе 1 будет происходить без создания силовых нагрузок на дно и стенки корпуса 1, т.к. жидкая фаза теплоносителя будет выдавливаться из нагревательной камеры 2 в компенсационную емкость 6 через клапан 8. Поскольку прирост объема теплоносителя при замерзании небольшой, например, для воды он составляет примерно 9%, то замерзание теплоносителя в компенсационной емкости 6 произойдет также без силовых нагрузок на ее стенки.