Економічний нагрівальний пристрій

Економічний нагрівальний пристрій, який містить ізольований каркас з нанесеним на нього провідним шаром, що чинить опір струму, за рахунок чого електрична енергія струму перетворюється в тепло теплових нагрівальних елементів, а також діелектричне середовище, яке накопичує тепло і передає його у повітря, що нагрівається, який відрізняється тим, що конструктивно ізольований каркас виконується у вигляді трубок, на поверхні яких нанесений провідний шар сумарної максимальної площі, що чинить опір струму і перетворює електричну енергію у тепло, і який також безпосередньо контактує з накопичувальним діелектричним середовищем необхідного об'єму, що безпосередньо передає тепло у діелектричний корпус будь-якої конфігурації економічного нагрівального пристрою Винахід, що пропонується, відноситься до нагріваючих повітря пристроїв і може бути використаний у різноманітних теплотехнічний пристроях промислового та побутового призначення Найбільш близьким технічним рішенням до пристрою, що запропонований, є "нагреватель воздуха" МКИ F24H3/10, Росія [авторське свідоцтво СРСР № 731212 опубліковане ЗО 04 1980 року], який містить у собі ізольований каркас, виконаний із горизонтальних кутків з накладеною на нього у декілька шарів нагрівальною стрічкою, виконаною біфілярно для зменшення індуктивності Таке технічне рішення дійсно зменшує індуктивність, але є недоліком даного пристрою тому, що одночасно зменшує поверхню, яка перетворює електричну енергію у тепло і повинна бути максимальною за головним призначенням нагрівального пристрою Іо = Іоі -Іо2 = 0 (фігура 1) Використання постійних струмів Іоі та Іог і, ВІДПОВІДНО, діючих струмів ї ї та І2 через ТНЕ1 та ТНЕ2 дає можливість замість біфілярної подвійної стрічки теплових нагрівальних елементів виконати два електричних кола з ТНЕ1 та ТНЕ2 що ВДВІЧІ збільшує площу теплових нагрівальних елемент (фігура 1) Конструктивно ізольований каркас 3 виконується у вигляді трубок, на поверхні яких нанесений провідний шар 4, максимальний за сумарною площею, що чинить опір струму і перетворює електричну енергію в тепло і який також безпосередньо контактує з накопичувальним (діелектричним) середовищем 5, що безпосередньо передає тепло у діелектричний, будь-якої конфігурації, корпус 6 економічного нагрівального пристрою Вказані електротехнічні та конструктивні рішення дозволили значно зменшити витрати електричної енергії відносно вказаного прототипу Діюче значення струмів у кожному конторі ї ї = І2, яке обумовлює нагрівання ТНЕ1 та ТНЕ2 сумарно більше ніж у вхідному колі 1-і + Т2 > І Це обу_ мовлено тим, що через ТНЕ1 та ТНЕ2 протікає постійна складова струму, а у загальній частіші кола її немає або вона незначно мала У економному нагрівальному пристрої, що пропонується (фиг 1), цей недолік ліквідовано завдяки переходу від використання напруги змінного струму на вхідних затискачах 1-1' до зниженої напруги постійного за напрямком струму на затискачах 2-2', між якими послідовно включені випрямляючі струм вентилі V1 і V2 та світло діоди V3 і V4 Епюри напруг показані на фігурах За, 36, Зв До кожної пари затискачів 2-2' підключені теплові нагріваючи елементи ТНЕ1 та ТНЕ2 так, щоб у загальній частині електричного кола загальний постійний струм Іо був близьким до куля або був рівним нулю за період змінного вхідного струму Розраховується діюче значення струму через ТНЕ1 та ТНЕ2 за формулою О (О о о ю 50060 Vи 1 К Це також фактор економічності нагрівательного пристрою, що наведений на фігурі 1 тому, що вхідне джерело не навантажене на постійну складову струму (Іо), а в електричних колах з тепловими нагрівальними елементами вони (Іоі та Іог) існують Електротехнічні та конструктивні рішення перевірені на одному з варіантів реалізації економного нагрівального пристрою (фігура 1) Економний нагрівальний пристрій містить у собі затискачі змінної вхідної напруги 1-1', випрямляючі струм вентилі V1, V2, світлодюди V3, V4, затискачі постійної напруги 2-2', нагрівальні теплові елементи ТНЕ1 та ТНЕ2, кожний з котрих складається з ізольованого каркасу з, провідного шару опору 4, а також - діелектричного середовища 5 і діелектричного корпусу 6 економного нагрівального пристрою Поставлена мета - економне витрачання електричної енергії - досягається збільшенням активної нагрівальної поверхні за рахунок розділення електричних кіл з ТНЕ1 та ТНЕ2 при переході на постійний за напрямком струм так, що у загальній частині кола він дорівнює нулю або близький до нуля та ефективним конструктивним виконанням ТНЕ1іТНЕ2 Одинз варіантів реалізації економного нагрівального пристрою (фіг 1) має такі параметри RTHE1 = RTHE2 = 1,6кОм, UBX = 220В, діюче значення вираховується за формулою UBX = 0,707Um вх Виміряне діюче значення струмів ї ї = І2 = 75mA У загальній частині кола діючий струм дорівнює І = 137,5mA < 1-і + І2 = 150mA ї ї та І 2 імпульсні і їх розрахункові значення ї ї = 12 = 100mA, Pi = Р 2 = 15Вт Потужність, яка використовується економічним нагрівальним пристроєм вираховується за формулою Р= U B X * I = 220В* 0,137= Рі + Р2 = 30Вт Деякі пристрої, що показані на панно (фігура 4), потребують сумарної потужності 270Вт Світлодюди необхідно включати тому, що вони виконують декілька функцій Головне - це індикація включення пристрою та контроль його роботи Якщо індикація обох СВІТЛОДІОДІВ однакова, то пристрій з вказаними ТНЕ1 та ТНЕ2 розігрівається до температури 80°С за 40 хвилин Регулювати струми нема потреби Якщо потрібна менша температура - необхідно на ВІДПОВІДНИЙ час виключати пристрій ТНЕ1 та ТНЕ2 досить інерційні, щоб підтримувати необхідну температуру повітря Передача теплоти від нагрівального пристрою за допомогою кондекцм підлягає закону "НьютонаРихмана" Ркв = aSUT де Ркв - потужність теплового потоку [Вт], a - коефіцієнт тепловіддачі конвенцією від накопичуючого середовища в оточуюче середовище 2 [Вт/м К], для існуючої у наш час керамічної основи, наприклад, яка використовується для виготовлення резисторів МЛТ (малогабаритних лакованих теплостійких) коефіцієнт а оптимально великий з високою теплостійкістю, S - площа поверхні тепловіддачі, ця площа максимальна для економного нагрівального пристрою за рахунок и конструктивного виконання 3 у вигляді трубок, на поверхні яких нанесений провідний шар 4 і, як слідство, максимальна потужність теплового потоку Ркв У економному нагрівальному пристрої відсутні будь-які побічні витрати за рахунок того, що активний шар 4, що чинить опір струму і перетворює електричну енергію у тепло безпосередньо контактує з накопичу вальним (діелектричним) середовищем 5, що безпосередньо передає тепло у діелектричний, будь-якої конфігурації корпус 6 економного нагрівального пристрою Вказані електротехнічні та конструктивні рішення дозволили значно зменшити витрати електричної енергії відносно відомого прототипу Джерела Інформації 1 Авторське свідоцтво № 731212, Росія, опубліковане ЗО 04 80 СРСР Інформаційний бюлетень МКІ F24H3/10 2 Каплянскнй А Е и др Теоретические основы электротехники - М Высшая школа, 1972 - 448 с 3 Атабеков Г И Основы теории цепей - М Энергия, 1969-424 с 50060 to CT E JH 2 Фіг. З 3 ' є \ i l l 7 \ / _ L Фіг. 1 Фіг. 4 Фіг. 2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул. Сім'ї Хохлових, 15, м. Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул. Артема, 77, м. Київ, 04050, Україна (044)216-32-71