Устройство для нагрева текучей среды

Устройство для нагрева текучей среды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< >955524 (61) Дополнительное к авт; свид-ву (22) Заявлено 11.12.80 (21) 3216201/24-07 ($)) М Кт1 3 с присоединением заявки ¹

Н 05 В 3/40

F 24 H 1/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300882, Бюллетень ¹ 32

l$3) УДК 621. 365. .. 414 (088. 8) .

Дата опубликования описания 30.08.82 (72) Авторы изобретения

H.A.MàïèðøTåéí, В.Я.Момот, С.Я.Шапирштейн и A.Â.Ìàð÷óê

t ! !

1 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ

Изобретение относится к электротермии и предназначено для подогрева текущих сред, например жидкостей, транспортируемых посредством трубо.проводов, в различных технологических процессах.

Известен трехфазный индукционный электрокотел, состоящий из обечайки, двойного днища, системы водогрейных труб и обмотки ° Все элементы преобразующие электрическую энергию в тепловую, выполнены из ферромагнитного металла.Трехфазная обмотка выполнена в виде стержней, расположенных в водогрейных трубах и изолированных от них. Нагрев происходит за счет вихревых токов. В пространство между стержнями обмотки и внутренней поверхностью трубы подается воздух для снятия тепла и передачи его жидкости, который затем выводится из котла. Между водогрейными трубами и обмоткой имеются большие зазоры 1(.

Недостатками известного устройс1гва являются низкие КПД и коэффици-. ент мощности вследствие наличия больших зазоров и потока воздуха. Поток воздуха является. плохим передатчи.ком тепла и при прохождении отбирает его не только от стержня обмотки, но и от водогрейных труб, что не позволяет широко использовать устройство в промышленности.

Известен также трехфазный электрокотел, содержащий несколько трансформаторных секций, причем первичные обмотки секций имеют

1О разные группы соединений (одна в звезду, другая — в треугольник), а вторичные обмотки соединены последовательно с вторичными обмотками соответствующей фазы другой секции. Вторичные обмотки представляют собой змеевики, по которым протекает обогреваемая жидкость. Обмотки-змеевики каждой фазы трансформаторной секции соединены параллельно коллекторами для подвода и отвода подогреваемого вещества $2j .

Для нагрева жидкости используют уравнительные токи между трансформаторами, имеющими разные схемы соединений. Регулирование нагрева в электрокотлах осуществляется при помощи переключателя путем набора определенного числа секций, изменения коэффициента трансформации или сдвига угла между напряжениями

955524 одноименных фаз разных трансформаторных секций, что вызывает изменение уравнительного тока, при этом резко снижается коэффициент мощности системы.

В точках подачи и отвода жид5 кости возникает потенциал, вызывающий утечки тока, что приводит к электрокоррозии технологического оббрудования.

Установка трансформаторов требует 10 строго определенного места в технологической схеме, что значительно усложняет ее, кроме того, наличие нескольких трансформаторных секций снижает КПД электрокотла. 15

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для нагрева текущей среды, содердащее трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику. питания, 2О а вторичная выполнена в виде трех трубчатых змеевиков с каналом для текущей среды, к обоим концам кото-, рых присоединены трубопроводы, выполненные с участками, соединяющими трубопроводы с коллекторами, служащими для подсоединения к технологи-.. ческим трубопроводам подачи и отвода текучей среды (31 .

В этом устройстве из-за различ- ЗО ной длины трубопроводов нарушено равенство сопротивлений между фазами.

Трансформатор рабстает с перекошенной нагрузкой по фазам и в режиме, близком к режиму короткого эамыкаge -ия. Наличие разных потенциалов в двух точках подогревателя способствует их выносу ка технологическое оборудование и появлению токов утечек. Закорачивание обмоток ограничивает применение устройства, так 40 как для труб требуется материал с большим удельным сспротивлением (сталь, титан) в то время как тех" нология получения определенных веществ допускает применение материа- 45 лов, удельное сопротивление которых может быть невелико (например, технология получения особо чистого каустиха требует применения никеленого оборудования). Нагрев жидкости осуществляется только в пределах вторичной обмотки — змеевика и коллектора.

Цель изобретения - защита оборудо- вания от токов утечки, ° снижение элек- 55 тродинамических усилий в месте соединения с коллектором при расположении трубопроводов параллельно по вершинам равностороннего треугольника„и повышение эффективности ка- 69 грева.

Для достижения поставленной цели длины трубопроводов выбраны равными .между собсй и большими длин змеевиков,соединяющие участки BEdnoJIHekiH равной длины и расположемы под тупым углом к трубопроводам, а между трубопроводами перпендикулярно им установлены шунтирующие перемычки, соединенные в звезду, а коллекторы электрически изолированы от технологических трубопроводов и соединены шунтирующей шиной °

На фиг.1 изображено .устройство, общий вид; на фиг,2 — разрез A-A на фиг.1; на фиг.3 - пространственное расположение трубопроводов.

Устройство содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой, вторичную обмОтку 2 в виде змеевика, трубопроводы 3 и 4, коллекторы 5 и 6, соединенные с трубопроводами 3 и 4 участками 7 и 8 и связанные с технологическими трубопроводами 9 и 10.

Шуктирующие перемычки 11 и 12 и шунтирующая шина 13 соединяют трубопроводы и коллекторы.

Устройство работает следующим образом.

По трубопроводам, являющимся фазами устройства, проходит ток большой величины (порядка нескольких кА) при напряжении до десятков вольт. Основная часть тока проходит не по месту соединения трубопроводов в коллекторы, являющемуся одновременно узлом подачи и вывода жидкости, à по параллельным шунтирующим перемычкам, которые снижают силу тока в местах соединения трубопроводов. B самых шунтирующих перемычках электродинамические усилия незначительны, так как направления токов либо взаимно перпендикулярны (трубопровод-шунтирующая перемычка), либо находятся под углом 120О как в пространстве, так и во времени (при трехфазной схеме).

Изменением расстояния шунтирующих перемычек относительно начала или конца вторичной обмотки змеевика можно изменять общее сопротивление электроподогревателя, а следовательно, и.силу тока, что соответственно изменяет степень нагрева.

Это используется при наладке подогревателя. Трубопроводы электроподогревателя выполнены аналогично трубчатым шинопроводам, но в отличие от них снабжены теплоизоляцией.

Регулирование нагревФ осуществляется тиристорным или дроссельным регулятором по температуре жидкости на входе и выходе,(автоматически по заданной программе или дистанционно изменением напряжения, подаваемого на первичную обмотку трансформатора).. В зависимости от требований технологического процесса и степени нагрева вещество может распределяться по трубопроводам параллельным или последовательным потоком.

955524

Формула изобретения

1. Устройство для нагрева текучей среды, содержащее трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику пита- 40 ния, а вторичная выполнена в виде трех трубчатых змеевиков с каналом

В нормальных условиях разность потенциалов между точками 5 и б рав на нулю. При возникновении разности потенциалов между началом и концом вторичной цепи, например в момент залива, когда токопроводящее вещество неравномерно наполняет трубопроводы 3 и 4, разность потенциалов создает токи утечки, вызывающие корро.зию оборудования.

Шунтирующая шина 13 B BBHHBRBT потенциалы, равенство длин трубопроводов также способствует этому, а выполнение длин трубопроводов больше длин змеевиков обеспечивает более равномерные нагрев и распределение. мощности.

Предлагаемое устройство. значительно увеличивает поверхность нагрева и повышает КПД. Подключение нагрузки с двух сторон вторичной обмотки 20 трансформатора создает условия для выбора удобного расположения электроподогревателя среди другого технологического оборудования, снижает потери тепла. Поскольку вещество мо- 25 жет проходить параллельным потоком . и при соответствующем оформлении последовательным, эффективность использования тепла значительно возрастает, а производительность элект- 30 роподогревателя увеличивается на

153. для текучей среды, к обоим концам которых присоедийены трубопроводы, выполненные с участками, соединяющими трубопроводы с коллекторами, служащими для подсоединения к технологическим трубопроводам подачи и отвода текучей среды, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности нагрева, длины трубопроводов выбраны равными между собой и большими длин змеевика.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения электродинамических усилий в месте соединения с коллектором при расположении трубопроводов параллельно по вершинам равносторон- . него треугольника, указанные соединяющие участки выполнены равной длины и- расположены под тупым углоМ к трубопроводам, а между трубопроводами перпендикулярно им установлены шунтирующие перемычки, соединенные в звезду.

3. Устройство по п.2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что коллекторы электрически изолированы от технологических трубопроводов.

4. Устройство по пп.1 и 2, о т— л и ч а ю щ е е сятем,,что, с целью защиты оборудования от токов утечек, коллекторы соединены шунтирующей шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 417924, кл. Н 05 В 5/00, 1970.

2 ° Авторское свидетельство СССР

Р 458107, кл. Н 05 В 5/02, 1973 ° .

3.. Квалдин A.Á. Низкотемпературный индукционный нагрев стали. М., . Энергия, 1976, с.83-85.

955524

Составитель О .Турпак

Техред.М. Гергель Корректор Ю. Ма карен ко

Редактор А.Огар

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Закаэ 6476/77 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5