Електродний нагрівач рідини

Реферат: Електродний нагрівач рідини містить корпус, у якому коаксіально розташований фазний електрод, виконаний у вигляді трубки з титану, поверхня якої покрита шаром нітриду титану. По всій довжині електрода є щілина, що може бути розташована по утворюючій або по гвинтовій лінії циліндра. UA 70166 U (54) ЕЛЕКТРОДНИЙ НАГРІВАЧ РІДИНИ UA 70166 U UA 70166 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі електротехніки, а саме до електронагрівальних пристроїв. Відомі електродні нагрівачі рідини, які відрізняються різноманітністю конструкцій та характеризуються достатньо високою простотою перетворення електричної енергії в теплову.[Патент Российской Федерации RU2095945. Электродный нагреватель жидкости: Белков В.А., Петрошень В.М., 1995.12.04.; Патент Российской Федерации RU2142603. Электродный котѐл: Побегалов С.А., 1998.12.10.; "Электродный нагреватель жидкости". Код ГРНТИ:556731, 2004.]. Практично у всіх відомих нагрівачів рідини присутні два основні елементи: фазний електрод та заземлений корпус. У відомих конструкціях електронагрівачів простір між фазним електродом та внутрішньою поверхнею корпусу заповнено електролітом, у якому знаходяться позитивно та негативно заряджені іони. Під впливом різниці потенціалів змінної напруги ці іони знаходяться у безперервному стані коливання. Недоліком цих нагрівачів рідини є те, що як конструкційний матеріал використано залізо або його сплави. Відомо [Некрасов Б.Н. Курс общей химии.- М: Госхимиздат, 1984. - С. 971.], у якому фазний електрод та корпус виконані з слаболегованого заліза, то у разі його контакту з водою виникають хімічні реакції за схемою: Fe+2H2O→Fe(OH)2+2Н, + 2+ Fe+2H →Fe + 2Н. Крім того, у воді існують молекули розчиненого кисню, який прискорює корозію фазового електрода за схемою: 4Fe+2Н2О + 3O2→2(Fe2O3H2O). Під час таких реакцій залізо поступово перетворюється з металевого стану у двовалентний, а потім у тривалентний. У наслідок вказаних реакцій у розчині виникає підвищена кількість оксиду тривалентного заліза, що приводить до утворення на поверхні корпуса нагрівача осаду з гідроксиду заліза й оксиду заліза, тобто корозії. Це, у свою чергу, приводить до погіршення електричних характеристик електродного нагрівача. Найбільш близьким до електродного нагрівача рідин, що пропонується, є електродний нагрівач [Патент Российськой Федерации RU2189542. Електродний нагреватель жидкости: Харитонов П. Г., Мкртчян С. Р., Игнатов У. Д., 2000], що містить корпус із вхідними й вихідними патрубками, коаксіально розташований у корпусі рухомий фазний електрод, що дозволяє регулювати щільності току. Недоліком аналогу є те, що в ньому не передбачений захист від корозії. Відомо, що для захисту сталевих конструкцій від корозії застосовується засіб фосфатування, під впливом якого поверхня сталевих конструкцій вкривається шаром фосфатів марганцю та заліза [Некрасов Б.В. Курс общей химии. - М.: Госхимиздат, 1984. - С. 971]. Для захисту фазного електрода від корозії за вказаним засобом необхідно готувати та використовувати розчини електролітів, які містять визначену кількість фосфатів. Використання спеціалізованих електролітів підвищує ціну на процес нагріву води та ускладнює цю систему водонагріву, що пов'язано з необхідністю здійснення утилізації відпрацьованого електроліту. Задачею корисної моделі є стабілізація електричних характеристик фазного електрода та забезпечення постійних конструктивних можливості електродного нагрівача рідини, щоб забезпечити підвищення корисного часу використання. Поставлена задача вирішується тим, що електродний нагрівач рідини, що містить корпус з вхідним та вихідним патрубками, коаксіальне розташований у корпусі фазний електрод, виконаний у вигляді трубки з титану, поверхня якої покрита шаром нітриду титану, у якому згідно корисної моделі по всій довжині фазного циліндричного трубчастого електрода є щілина, що може бути розташована по утворюючий або по гвинтовій лінії циліндра. Виготовлення фазного електрода з титану вкритого шаром нітриду титану, та розташованого коаксіальне у корпусі електродного нагрівача рідини, з відстані між поверхнею електрода та внутрішнього стінного корпусу у межах від 0,1 до 1,5 d, де d визначає діаметр 2 фазного електрода. Щільність струму складатиме від 0,5 А/см до 5 А/см та використовується на нагрів електроліту. ККД електродного нагрівача знаходиться у межах 96-99 % у залежності від ступеня теплоізоляції корпусу та ступеня забруднення електрода осадом. Температуру електроліту підтримують постійною 90 °C за умов заданої швидкості протікання електроліту між корпусом та електродом та постійному струмі. Фазний електрод з титану з шаром нітриду титану TiN виконаний трубчастим циліндричним, зовнішня та внутрішня поверхня якого знаходиться у розчині електроліту, що забезпечує 1 UA 70166 U 5 10 15 20 рівномірно повернення тепла всієї поверхнею електрода та не призводить до його перегріву за умов значної щільності току. При нагріванні цілого ряду розчинів електролітів з іонним механізмом провідності на поверхні фазного електрода поступово утворюється осад, що приводить до зниження його поверхневої провідності й зниженню ККД нагрівача. Найбільш негативно на провідності фазного електрода позначаються відкладення у жорсткій воді, що містить іони кальцію й магнію. Циліндричні трубчасті електроди в таких умовах поступово втрачають свою працездатність, а усередині трубки утворюється щільний осад, що перешкоджає протіканню індивідуальних рідин з іонною провідністю або розчинів електролітів. Для усунення зазначеного недоліку циліндричного трубчастого фазного електрода, стабілізації характеристик електродного нагрівача й створення умов самовільного очищення його поверхні від осадів, що утворюються, пропонується збільшити його деформаційні можливості при зміні температури. Рішення технічної задачі здійснюють у разі розташування щілини по всій довжині фазового циліндричного трубчастого електрода по його утворюючій або по гвинтовій лінії. Наприклад, у роботі електродного нагрівача, виконаного з титану й покритого нітридом титану, у вигляді циліндричного трубчастого фазного електрода, при його нагріванні й охолодженні деформація електрода відбувається в межах зміни довжини й діаметру тільки в -6 межах коефіцієнту лінійного розширення титану 8,210 [Конструкционные материалы. Справочник. Под общей редакцией д.т.н. Б.Н. Арзамасова. - М: Машинстроение, 1990,-291 с], а деформація електрода з щілиною здійснюється в результаті розгортання циліндричної трубки по щілині. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Електродний нагрівач рідини, що містить корпус з вхідним та вихідним патрубками, коаксіально розташований у корпусі фазний електрод, виконаний у вигляді трубки з титану, поверхня якої покрита шаром нітриду титану, який відрізняється тим, що по всій довжині фазного циліндричного трубчастого електрода є щілина, що може бути розташована по утворюючій або по гвинтовій лінії циліндра. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2