[go: up one dir, main page]

RU2778545C1 - High temperature induction superheater - Google Patents

High temperature induction superheater Download PDF

Info

Publication number
RU2778545C1
RU2778545C1 RU2021130955A RU2021130955A RU2778545C1 RU 2778545 C1 RU2778545 C1 RU 2778545C1 RU 2021130955 A RU2021130955 A RU 2021130955A RU 2021130955 A RU2021130955 A RU 2021130955A RU 2778545 C1 RU2778545 C1 RU 2778545C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
superheater
secondary winding
heat
tubular secondary
Prior art date
Application number
RU2021130955A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Рамиль Альфредович Губайдуллин
Original Assignee
Улановский Фёдор Бенедиктович
Шишов Сергей Владимирович
Попова Анна Сергеевна
Filing date
Publication date
Application filed by Улановский Фёдор Бенедиктович, Шишов Сергей Владимирович, Попова Анна Сергеевна filed Critical Улановский Фёдор Бенедиктович
Application granted granted Critical
Publication of RU2778545C1 publication Critical patent/RU2778545C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: heating technology.
SUBSTANCE: invention relates to superheaters. The induction superheater comprises a ferromagnetic core with at least one primary winding and a tubular secondary winding with at least one shorted turn. A feature of the invention is the implementation of a tubular secondary winding in the form of an internal metal pipe covered with a layer of high-temperature ceramics with through pores with an effective diameter from 5 to 300 nm, and a layer of heat-resistant metal on top of a layer of ceramics. At the same time, the inner metal pipe and a layer of heat-resistant metal are connected to a source of electrical impulses.
EFFECT: increase in the reliability of the superheater by providing the possibility of cleaning the surface of the tubular secondary winding and removing deposits during the operation of the superheater, as well as improving heat transfer.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам преобразования электрической энергии в тепловую и создания теплообмена и может быть использовано прежде всего в высокотемпературных процессах.The invention relates to devices for converting electrical energy into thermal energy and creating heat transfer and can be used primarily in high-temperature processes.

Общим недостатком известных прямоточных парогенераторов является резкое падение надежности работы труб при повышении давления пара и особенно температуры нагрева. Это является препятствием для создания высокотемпературных устройств.A common disadvantage of the known direct-flow steam generators is a sharp drop in the reliability of the pipes with increasing steam pressure and especially the heating temperature. This is an obstacle to the creation of high-temperature devices.

Известен прямоточный электрический паронагреватель, содержащий силовой блок парообразования индукционного парогенератора со вторичной обмоткой, силовой блок пароперегрева индукционного пароперегревателя со вторичной обмоткой, ферромагнитный сердечник с первичной обмоткой, подключенной к сети, вторичные обмотки парогенератора и пароперегревателя, расположенные на указанном ферромагнитном сердечнике, при этом вторичные обмотки индукционного парогенератора и индукционного пароперегревателя выполнены в виде трубчатого проводника с входным и выходным патрубками для пропускания воды через внутреннюю полость внутреннего проводника, токопроводящая поверхность которого выполнена в виде замкнутой односторонней поверхности Мёбиуса (RU №171694 U1, опубликовано 13.06.2017).A direct-flow electric steam heater is known, containing a power unit for steam generation of an induction steam generator with a secondary winding, a power unit for superheating an induction superheater with a secondary winding, a ferromagnetic core with a primary winding connected to the network, secondary windings of the steam generator and a superheater located on the specified ferromagnetic core, while the secondary windings The induction steam generator and the induction superheater are made in the form of a tubular conductor with inlet and outlet nozzles for passing water through the inner cavity of the inner conductor, the conductive surface of which is made in the form of a closed one-sided Möbius surface (RU No. 171694 U1, published on 06/13/2017).

Наиболее близким к предложенному является прямоточный электрический парогенератор, содержащий плоский ферромагнитный сердечник со стержнями, первичные обмотки, расположенные в виде катушек на стержнях и электрически изолированные от них, средства принудительной подачи воды во внутреннюю полость общей трубчатой вторичной обмотки, имеющей подводящий и отводящий патрубки и расположенной в магнитном поле изолированно от первичных обмоток, и охватывающую все стержни сердечника так, что вокруг каждого стержня образует замкнутые витки, расположенные в межкатушечном пространстве поочередно друг над другом и соединенные электрически неразъемно наружно в плоскости диаметра трубы, параллельного вектору магнитной индукции стержня, а на периферии в межтрубном пространстве между витками установлены дистанционные цилиндрические элементы, наружно соединенные с витками неразъемным соединением в плоскости диаметра труб, параллельного вектору магнитной индукции стержней (RU 2691726 С1, опубликовано 18.06.2019).Closest to the proposed one is a direct-flow electric steam generator containing a flat ferromagnetic core with rods, primary windings arranged in the form of coils on rods and electrically isolated from them, means of forced water supply to the internal cavity of a common tubular secondary winding, having inlet and outlet nozzles and located in a magnetic field isolated from the primary windings, and covering all the core rods so that around each rod it forms closed turns located in the inter-coil space alternately one above the other and connected electrically inseparably externally in the plane of the pipe diameter parallel to the magnetic induction vector of the rod, and on the periphery remote cylindrical elements are installed in the annular space between the coils, externally connected to the coils by a permanent connection in the plane of the pipe diameter parallel to the magnetic induction vector of the rods (RU 2691726 C1, published on 18.06 .2019).

Общим недостатком известных прямоточных парогенераторов является резкое падение надежности вторичной трубчатой обмотки при повышении давления пара и особенно температуры нагрева. Это напрямую связано с конструкцией вторичной трубчатой обмотки и является препятствием для создания высокотемпературных устройств, особенно индукционных пароперегревателей, поскольку для достижения максимального КПД в конструкциях для вторичной трубчатой обмотки используются металлы с высокой электро- и теплопроводностью, но такие металлы не обладают жаропрочностью и жаростойкостью, необходимыми при работе на высоких температурах нагрева. Кроме того, не предусмотрена защита от накипи.A common disadvantage of the known direct-flow steam generators is a sharp drop in the reliability of the secondary tubular winding with increasing steam pressure and especially the heating temperature. This is directly related to the design of the secondary tubular winding and is an obstacle to the creation of high-temperature devices, especially induction superheaters, since metals with high electrical and thermal conductivity are used in designs for the secondary tubular winding to achieve maximum efficiency, but such metals do not have the heat resistance and heat resistance required when operating at high temperatures. In addition, there is no protection against scale.

В процессе работы пароперегревателей и другого теплотехнического оборудования при использовании воды на поверхностях нагрева образуются твердые отложения. Они обладают высокими механическими свойствами и низкой теплопередающей способностью и поэтому являются причиной ряда технических сложностей и отдельных затрат при эксплуатации.During the operation of superheaters and other heat engineering equipment, when using water, solid deposits form on the heating surfaces. They have high mechanical properties and low heat transfer capacity and therefore cause a number of technical difficulties and individual costs during operation.

Во-первых, отложения приводят к значительному перерасходу энергии потребления и снижению коэффициента полезного действия.Firstly, deposits lead to a significant waste of energy consumption and a decrease in efficiency.

Во-вторых, если не убирать отложения, то постепенно прекращается работа аппарата из-за уменьшения сечения труб, увеличивая их гидросопротивление.Secondly, if deposits are not removed, then the operation of the apparatus gradually stops due to a decrease in the cross section of the pipes, increasing their hydraulic resistance.

В-третьих, низкая теплопередача приводит к сильному перегреву металла поверхностей нагрева из-за чего на трубах появляются трещины, вздутия и деформации.Thirdly, low heat transfer leads to a strong overheating of the metal of the heating surfaces, which causes cracks, swelling and deformation on the pipes.

Все это вместе взятое приводит к существенному сокращению срока службы аппаратов в 2-3 раза.All this taken together leads to a significant reduction in the service life of the devices by 2-3 times.

Таким образом, создание высокотемпературного пароперегревателя возможно только путем радикального изменения конструкции нагревательной вторичной обмотки.Thus, the creation of a high-temperature superheater is possible only by radically changing the design of the heating secondary winding.

В этом случае достигается возможность нормальной длительной эксплуатации вторичной трубчатой обмотки в соответствии с предъявляемыми к ней требованиями, включая повышение рабочей температуры до 1000°С и выше и необходимого рабочего давления.In this case, the possibility of normal long-term operation of the secondary tubular winding is achieved in accordance with the requirements imposed on it, including an increase in the operating temperature to 1000 ° C and above and the required operating pressure.

При работе известных прямоточных парогенераторов происходит резкое падение надежности работы труб при повышении давления пара и особенно температуры нагрева. Это является препятствием для создания высокотемпературных устройств (пароперегревателей).During the operation of known direct-flow steam generators, there is a sharp drop in the reliability of the pipes with an increase in steam pressure and especially heating temperature. This is an obstacle to the creation of high-temperature devices (superheaters).

Технической проблемой настоящего изобретения является существенное повышение надежности пароперегревателя для производства пара высокой температуры и различного давления.The technical problem of the present invention is a significant increase in the reliability of the superheater for the production of high temperature and various pressure steam.

Технический результат, достигаемый изобретением и позволяющий решить указанную проблему, заключается в обеспечении очищения поверхности трубчатой вторичной обмотки и удаления отложений в процессе работы пароперегревателя, а также в улучшении теплопередачи.The technical result achieved by the invention and allowing to solve this problem is to ensure the cleaning of the surface of the tubular secondary winding and the removal of deposits during the operation of the superheater, as well as to improve heat transfer.

Технический результат достигается тем, что в высокотемпературном индукционном пароперегревателе, содержащем ферромагнитный сердечник с по меньшей мере одной первичной обмоткой, трубчатую вторичную обмотку с по меньшей мере одним короткозамкнутым витком, согласно изобретению трубчатая вторичная обмотка представляет собой электрогазокинетический преобразователь электрической энергии в акустическую и включает внутреннюю металлическую трубу, покрытую слоем высокотемпературной керамики со сквозными порами с эффективным диаметром от 5 до 300 нм, и слой жаропрочного металла поверх слоя керамики, при этом внутренняя металлическая труба и слой жаропрочного металла подключены к источнику электрических импульсов.The technical result is achieved by the fact that in a high-temperature induction superheater containing a ferromagnetic core with at least one primary winding, a tubular secondary winding with at least one short-circuited coil, according to the invention, the tubular secondary winding is an electrogaskinetic converter of electrical energy into acoustic energy and includes an internal metal a pipe coated with a layer of high-temperature ceramic with through pores with an effective diameter of 5 to 300 nm, and a layer of heat-resistant metal over the ceramic layer, while the inner metal pipe and the layer of heat-resistant metal are connected to a source of electrical impulses.

При этом внутренняя металлическая труба предпочтительно выполнена из меди.In this case, the inner metal tube is preferably made of copper.

Кроме того, высокотемпературная керамика представляет собой керамику на основе карбида кремния, или диоксида циркония, или оксида алюминия, или нитрида бора.Further, the high temperature ceramic is a ceramic based on silicon carbide or zirconia or alumina or boron nitride.

При этом жаропрочный металл может представлять собой никель, или триалюминийниобий, или пористый алюминийникель, или пористый никелид алюминия.In this case, the heat-resistant metal can be nickel, or trialuminium-niobium, or porous aluminum nickel, or porous aluminum nickelide.

Решение вопроса защиты от отложений является важнейшим вопросом, связанным с эксплуатацией пароперегревателя и получением высокотемпературного пара. The solution to the issue of protection against deposits is the most important issue associated with the operation of the superheater and the production of high-temperature steam.

Обычно для защиты от отложений проводится предварительное умягчение воды (химическое, фильтрационное).Usually, to protect against deposits, preliminary softening of water (chemical, filtration) is carried out.

Известен физический безреагентный способ предупреждения образования и удаления солевых отложений в теплообменных устройствах путем создания акустических ультразвуковых колебаний в стенках труб теплообменных аппаратов и различные устройства для его осуществления (см, например, статья в Интернете «Описание ультразвуковой технологии. Рекомендации по применению и подбору акустических противонакипных устройств «Акустик-Т2», «Акустик-Т4», https://www.proektant.ru/content/2597.html , размещено 04.02.2013, а также патенты RU 84268 U1, RU 2350878 C2). В известных устройствах для создания ультразвуковых колебаний соединенный с магнитострикционным преобразователем излучатель ультразвука, приваривают к трубе или трубной доске теплообменника.Known physical reagentless way to prevent the formation and removal of salt deposits in heat exchange devices by creating acoustic ultrasonic vibrations in the walls of pipes of heat exchangers and various devices for its implementation (see, for example, the article on the Internet "Description of ultrasonic technology. Recommendations for the use and selection of acoustic antiscale devices "Acoustic-T2", "Acoustic-T4", https://www.proektant.ru/content/2597.html, posted on 02/04/2013, as well as patents RU 84268 U1, RU 2350878 C2). In known devices for creating ultrasonic vibrations, an ultrasound emitter connected to a magnetostrictive transducer is welded to a pipe or tube plate of a heat exchanger.

Использование предлагаемого физического безреагентного метода защиты и удаления отложений позволит решить поставленные задачи наиболее эффективно. В предлагаемом изобретении используется акустический метод предотвращения отложений (накипи), основанный на электрогазокинетическом эффекте - способе преобразования электрического напряжения в акустические колебания в широком диапазоне частот (эффект описан в статье Андрианов С.А. Туннельный кинетический эффект. "МИС-РТ"-2016 Сборник №60-1 https://ikar.udm.ru/mis-rt.htm , в международной публикации WO 2008/057004, опуб. 15.05.2008 и в патентах CN 101573189 B, опуб. 09.05.2012 и US 8085957 B2, опуб. 27.12.2011).The use of the proposed physical reagentless method of protection and removal of deposits will make it possible to solve the set tasks most effectively. The proposed invention uses an acoustic method to prevent deposits (scale), based on the electrogaskinetic effect - a method of converting electrical voltage into acoustic vibrations in a wide frequency range (the effect is described in the article Andrianov S.A. Tunnel kinetic effect. "MIS-RT" -2016 Collection No. 60-1 https://ikar.udm.ru/mis-rt.htm , in international publication WO 2008/057004, published on 05/15/2008 and in patents CN 101573189 B, published on 05/09/2012 and US 8085957 B2, published on December 27, 2011).

Под воздействием акустических колебаний соли жесткости кристаллизуются непосредственно в объеме воды, образуя мелкодисперсный шлам, а колебания поверхности нагрева препятствует осаждению шлама на стенках труб. Поэтому шлам находится во взвешенном состоянии и удаляется из высокотемпературного пароперегревателя в ходе работы.Under the influence of acoustic vibrations, hardness salts crystallize directly in the volume of water, forming finely dispersed sludge, and vibrations of the heating surface prevent sedimentation of sludge on the pipe walls. Therefore, the sludge is suspended and removed from the high temperature superheater during operation.

Акустические колебания воздействуют на поверхность нагрева, создают знакопеременные механические усилия, под влиянием которых прочность между отложениями и металлом нарушается и образуются мелкие дефекты сплошной структуры. Вода под действием капиллярных сил проникает через трещины-капилляры, где она мгновенно испаряется, вызывая вспучивание и отслаивание отложений. Содержащиеся в воде газовые пузырьки, также попадая в дефекты между отложениями и металлом, начинают колебаться с частотой, ослабляя сцепление накипи с металлом. Отслоившиеся мелкие частицы и чешуйки удаляются в потоке. Происходит очищение и удаление отложений в процессе работы.Acoustic vibrations affect the heating surface, create alternating mechanical forces, under the influence of which the strength between the deposits and the metal is broken and small defects of the continuous structure are formed. Water, under the action of capillary forces, penetrates through cracks-capillaries, where it instantly evaporates, causing swelling and flaking of deposits. The gas bubbles contained in the water, also getting into the defects between the deposits and the metal, begin to oscillate with frequency, weakening the adhesion of the scale to the metal. Exfoliated fine particles and flakes are removed in the flow. There is a cleansing and removal of deposits in the process.

Акустические колебания в широком диапазоне частот (20 Гц-150 кГц) также увеличивают теплопередачу греющей поверхности за счет повышения скорости потока воды из-за снижения гидродинамического сопротивления труб с колеблющимися стенками (А.М. Гистлинг, А.А. Барам. Ультразвук в процессах химической технологии. Ленинград, ГХИ, 1960, с. 67). Улучшается отвод пузырьков пара от поверхности нагрева и дегазации воды вследствие лучшего перемешивания пристенного слоя жидкости, что также способствует увеличению теплопередачи.Acoustic vibrations in a wide frequency range (20 Hz-150 kHz) also increase the heat transfer of the heating surface by increasing the water flow rate due to a decrease in the hydrodynamic resistance of pipes with oscillating walls (A.M. Gistling, A.A. Baram. Ultrasound in processes Chemical Technology, Leningrad, GHI, 1960, p. 67). The removal of steam bubbles from the surface of heating and degassing of water is improved due to better mixing of the near-wall liquid layer, which also contributes to an increase in heat transfer.

Трубы поверхностей нагрева имеют естественные дефекты - узкие микронные щели и трещины, где в обычных условиях сохраняется кислород воздуха. При акустическом воздействии в широком диапазоне частот кислород легко выходит из этих щелей в результате чего исключается один из механизмов кислородной коррозии металла труб. Также происходит деформация наиболее податливых участков поверхности вблизи микротрещин. Благодаря этим деформациям происходит наклеп краев трещины, в результате чего они оказываются закрытыми и не подверженными проникновению в них кислорода при сливе воды из оборудования. Внутренняя поверхность труб становится гладкой, и полная площадь ее резко уменьшается, что приводит и к уменьшению вероятности коррозии. Получаемый эффект коррозионной защиты в определенной мере заменяет пассивирование внутренней поверхности труб.Pipes of heating surfaces have natural defects - narrow micron gaps and cracks, where atmospheric oxygen is stored under normal conditions. With acoustic exposure in a wide frequency range, oxygen easily escapes from these slots, as a result of which one of the mechanisms of oxygen corrosion of pipe metal is excluded. Deformation of the most pliable surface areas near microcracks also occurs. Due to these deformations, the edges of the crack are hardened, as a result of which they turn out to be closed and not subject to the penetration of oxygen into them when water is drained from the equipment. The inner surface of the pipes becomes smooth, and its total area is sharply reduced, which also leads to a decrease in the likelihood of corrosion. The resulting effect of corrosion protection to a certain extent replaces the passivation of the inner surface of the pipes.

В предложенном устройстве использование электрогазокинетического эффекта обеспечивает возможность получения пара с температурой до 1200°С в отличие от известных методов использования акустических колебаний для защиты труб от отложений, которые могут обеспечить получение пара с температурой только до 200°С.In the proposed device, the use of the electrogaskinetic effect makes it possible to obtain steam with temperatures up to 1200°C, in contrast to the known methods of using acoustic vibrations to protect pipes from deposits, which can only provide steam with temperatures up to 200°C.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан предлагаемый пароперегреватель.In FIG. 1 shows the proposed superheater.

На фиг. 2 - трубчатая вторичная обмотка, осевой разрез.In FIG. 2 - tubular secondary winding, axial section.

Высокотемпературный индукционный пароперегреватель (фиг. 1) содержит ферромагнитный сердечник 1 со стержнями, на которых расположены первичные обмотки 2. Ферромагнитный сердечник 1 может содержать один и более стержней с первичными обмотками 2. На рисунке показан пример с двумя первичными обмотками 2.A high-temperature induction superheater (Fig. 1) contains a ferromagnetic core 1 with rods on which primary windings 2 are located. Ferromagnetic core 1 can contain one or more rods with primary windings 2. The figure shows an example with two primary windings 2.

Первичные обмотки 2 подсоединяются к источнику электрического тока. Общая трубчатая вторичная обмотка 3 изолирована в магнитном поле и свернута так, что охватывает стержни ферромагнитного сердечника 1 и первичные обмотки 2. Вторичная обмотка 3 вокруг каждого стержня имеет один или несколько короткозамкнутых витков. Замыкающая витки перемычка подсоединена к подводящему и отводящему патрубкам трубчатой вторичной обмотки 3 (на чертежах не показано).Primary windings 2 are connected to a source of electric current. The common tubular secondary winding 3 is insulated in a magnetic field and coiled so that it covers the rods of the ferromagnetic core 1 and the primary windings 2. The secondary winding 3 has one or more short-circuited turns around each rod. Closing coils jumper connected to the inlet and outlet pipes of the tubular secondary winding 3 (not shown in the drawings).

Трубчатая вторичная обмотка 3 подсоединяется к средствам для подачи воды.The tubular secondary winding 3 is connected to the means for supplying water.

Функция первичных обмоток 2 заключается в том, чтобы генерировать переменное магнитное поле. Обмотки 2 возбуждают магнитное поле, которое, проходя через металл теплообменника, образованного трубчатой вторичной обмоткой 3, возбуждает в нем вихревые токи, которые его разогревают, а тепло снимается водой с принудительной циркуляцией, которая при нагреве переходит в пар.The function of the primary windings 2 is to generate an alternating magnetic field. Windings 2 excite a magnetic field, which, passing through the metal of the heat exchanger formed by the tubular secondary winding 3, excites eddy currents in it, which heat it up, and the heat is removed by water with forced circulation, which, when heated, turns into steam.

Трубчатая вторичная обмотка 3 (фиг. 2) представляет собой электрогазокинетический преобразователь электрической энергии в акустическую. Он состоит из внутренней рабочей металлической трубы 4, например, медной, покрытой по всей длине слоем 5 пористой керамики, поверх которой нанесен слой 6 жаропрочного металла. Это есть общая конструкция электрогазокинетического излучателя акустических колебаний. Металлические слои представляют собой электроды, которые подключены к генератору напряжения.Tubular secondary winding 3 (Fig. 2) is an electrogas kinetic converter of electrical energy into acoustic. It consists of an internal working metal pipe 4, for example, copper, covered along the entire length with a layer 5 of porous ceramics, on top of which a layer 6 of heat-resistant metal is applied. This is the general design of the electrogaskinetic emitter of acoustic vibrations. The metal layers are electrodes that are connected to a voltage generator.

Для слоя 5 пористой керамики может быть использована высокотемпературная керамика, например, на основе карбида кремния, или диоксида циркония, или оксида алюминия, или нитрида бора.For the porous ceramic layer 5, a high-temperature ceramic, for example based on silicon carbide, or zirconia, or alumina, or boron nitride, can be used.

Для внешнего слоя 6 жаропрочного металла может быть использован никель, или триалюминийниобий, или альфа-трипалладийниобий, или пористый алюминийникель, или пористый никелид алюминия, или иной жаропрочный металл.Nickel, or trialuminum-niobium, or alpha-tripalladium-niobium, or porous aluminum nickel, or porous aluminum nickelide, or other heat-resistant metal can be used for the outer layer 6 of the heat-resistant metal.

Слой 5 пористой керамики представляет собой микро- или нанопористую матрицу с системой сквозных капиллярных микро(нано)пор с эффективным диаметром от 5 до 300 нм. Толщина слоя может составлять от 0,5 до 300 мкм.Layer 5 of porous ceramics is a micro- or nanoporous matrix with a system of through capillary micro(nano)pores with an effective diameter of 5 to 300 nm. The layer thickness can be from 0.5 to 300 µm.

Используя различные технологические приемы, можно изготовить слой с заданной текстурой, т.е. определенной общей пористостью, распределением открытой и закрытой пористости, определенным размером пор, распределением пор по размерам, а также формой пор. Эксперименты показали, что электрогазокинетический эффект имеет место в сквозных порах любой конфигурации и любого эффективного диаметра из вышеуказанного интервала.Using various technological methods, it is possible to produce a layer with a given texture, i.e. a certain total porosity, a distribution of open and closed porosity, a certain pore size, a pore size distribution, and a pore shape. Experiments have shown that the electrogaskinetic effect takes place in through pores of any configuration and any effective diameter from the above range.

Трубчатая вторичная обмотка 3 может быть выполнена, например, из медной трубы 3/4 EN-12735-1 19х0,89, на которую наносится слой пористой керамики, например, на основе карбида кремния толщиной 0,5-1,0 мм. На керамический слой наносится слой жаропрочного металла из вышеуказанных. Толщина слоя металла может составлять от 0,5 до 500 мкм.The tubular secondary winding 3 can be made, for example, of a copper pipe 3/4 EN-12735-1 19x0.89, on which a layer of porous ceramics is applied, for example, based on silicon carbide with a thickness of 0.5-1.0 mm. A layer of heat-resistant metal from the above is applied to the ceramic layer. The thickness of the metal layer can be from 0.5 to 500 microns.

Металлические обкладки - труба 4 и слой 6 металла подключены к источнику 7 электрических импульсов, например, преобразователю напряжения, который может быть выполнен, например, в виде генератора высоковольтных импульсов, например, с регулируемой частотой и скважностью, например в виде индуктивно-транзисторного блокинг-генератора, или в виде высоковольтного резонансного трансформатора Тесла, и (или) реверсивного типа, причем диапазон изменения амплитуды, скважности и частоты этих импульсов выбирают из условия обеспечения максимальной производительности.Metal plates - pipe 4 and metal layer 6 are connected to a source 7 of electrical impulses, for example, a voltage converter, which can be made, for example, in the form of a high-voltage pulse generator, for example, with adjustable frequency and duty cycle, for example, in the form of an inductive-transistor blocking generator, or in the form of a high-voltage resonant Tesla transformer, and (or) reversible type, and the range of amplitude, duty cycle and frequency of these pulses is selected from the condition of ensuring maximum performance.

Предлагаемый высокотемпературный индукционный парогенератор работает следующим образом.The proposed high-temperature induction steam generator operates as follows.

Подают воду под давлением через подводящий патрубок во внутреннюю полость общей трубчатой вторичной обмотки 3. Затем первичные обмотки 1 через отводы 8 подключают к сети переменного тока. В результате этого первичные обмотки 2 индуцируют в стержнях сердечника 1 переменный магнитный поток. Под действием переменного магнитного потока в короткозамкнутых вокруг каждого стержня витках общей трубчатой обмотки 3 индуцируется сильный ток, нагревающий трубчатую вторичную обмотку 3. Тепловая энергия переходит к воде, движущейся во внутренней полости трубчатой вторичной обмотки 3, в которой в которой происходит испарение воды, и полученный пар выходит через отводящий патрубок.Pressurized water is supplied through the inlet pipe into the internal cavity of the common tubular secondary winding 3. Then the primary windings 1 are connected to the AC mains through outlets 8. As a result, the primary windings 2 induce an alternating magnetic flux in the rods of the core 1. Under the action of an alternating magnetic flux in the turns of the common tubular winding 3 short-circuited around each rod, a strong current is induced, which heats the tubular secondary winding 3. steam exits through the outlet pipe.

При подаче импульсного напряжения на металлические обкладки - трубу 4 и слой 6 металла - возникает акустическое поле, которое воздействует на воду.When a pulsed voltage is applied to the metal lining - pipe 4 and metal layer 6 - an acoustic field arises that affects the water.

Предложенный парогенератор позволяет получить пар высокой температуры до 1200°С. При этом в трубчатой вторичной обмотке не образуется накипь.The proposed steam generator allows you to get high temperature steam up to 1200°C. In this case, scale does not form in the tubular secondary winding.

Изобретение обеспечивает повышение эксплуатационной надежности пароперегревателя для производства пара высокой температуры, увеличение срока службы в 2-3 раза, быстрое и экономичное получение пара, простоту и компактность парогенератора, снижение энергоемкости.EFFECT: invention provides increased operational reliability of a superheater for producing high temperature steam, increased service life by 2-3 times, fast and economical steam generation, simplicity and compactness of the steam generator, reduced energy consumption.

Claims (4)

1. Индукционный пароперегреватель, содержащий ферромагнитный сердечник по меньшей мере с одной первичной обмоткой, трубчатую вторичную обмотку по меньшей мере с одним короткозамкнутым витком, отличающийся тем, что трубчатая вторичная обмотка включает внутреннюю металлическую трубу, покрытую слоем высокотемпературной керамики со сквозными порами с эффективным диаметром от 5 до 300 нм, и слой жаропрочного металла поверх слоя керамики, при этом внутренняя металлическая труба и слой жаропрочного металла подключены к источнику электрических импульсов.1. An induction superheater containing a ferromagnetic core with at least one primary winding, a tubular secondary winding with at least one short-circuited turn, characterized in that the tubular secondary winding includes an internal metal pipe coated with a layer of high-temperature ceramics with through pores with an effective diameter of 5 to 300 nm, and a layer of heat-resistant metal over a layer of ceramics, while the inner metal pipe and the layer of heat-resistant metal are connected to a source of electrical impulses. 2. Пароперегреватель по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя металлическая труба выполнена из меди.2. Superheater according to claim 1, characterized in that the inner metal pipe is made of copper. 3. Пароперегреватель по п. 1, отличающийся тем, что высокотемпературная керамика представляет собой керамику на основе карбида кремния, или диоксида циркония, или оксида алюминия, или нитрида бора.3. The superheater according to claim. 1, characterized in that the high-temperature ceramic is a ceramic based on silicon carbide, or zirconium dioxide, or aluminum oxide, or boron nitride. 4. Пароперегреватель по п. 1, отличающийся тем, что жаропрочный металл представляет собой никель, или триалюминийниобий, или пористый алюминийникель, или пористый никелид алюминия.4. Superheater according to claim 1, characterized in that the heat-resistant metal is nickel, or trialuminum-niobium, or porous aluminum nickel, or porous aluminum nickelide.
RU2021130955A 2021-10-22 High temperature induction superheater RU2778545C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2778545C1 true RU2778545C1 (en) 2022-08-22

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008057004A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 Sergey Vladimirovich Shishov Method for converting electric signals into acoustic oscillations and a multi-functional electric gas-kinetic transducer
RU2350878C2 (en) * 2006-12-27 2009-03-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Scaling protection device
RU171694U1 (en) * 2017-01-23 2017-06-13 Закрытое акционерное общество "ЭКО-Гидропресс" Electric steam heater
RU2736270C1 (en) * 2020-07-06 2020-11-13 Владимир Михайлович Шипилов Electric vapor superheater

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008057004A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 Sergey Vladimirovich Shishov Method for converting electric signals into acoustic oscillations and a multi-functional electric gas-kinetic transducer
US8085957B2 (en) * 2006-11-10 2011-12-27 Sergey Vladimirovich Shishov Method for converting electric signals into acoustic oscillations and an electric gas-kinetic transducer
CN101573189B (en) * 2006-11-10 2012-05-09 谢尔盖·弗拉基米罗维奇·希绍夫 Method for converting an electrical signal into acoustic oscillations and multifunctional electropneumatic converter
RU2350878C2 (en) * 2006-12-27 2009-03-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Scaling protection device
RU171694U1 (en) * 2017-01-23 2017-06-13 Закрытое акционерное общество "ЭКО-Гидропресс" Electric steam heater
RU2736270C1 (en) * 2020-07-06 2020-11-13 Владимир Михайлович Шипилов Electric vapor superheater

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4609901B2 (en) Method for enhancing high-viscosity oil production and apparatus for performing the same
CN101469863A (en) Superheated steam generation container, superheated steam generator, and superheated steam generation method
CN108934096B (en) Electromagnetic induction heater
JP5654791B2 (en) Superheated steam generator
CN105712500B (en) One kind is for the outer cold water apparatus for eliminating sludge of DC converter valve cooling system and its method
JPH0760017B2 (en) Electric fluid heater
JP2004205146A (en) Steam generator
RU2778545C1 (en) High temperature induction superheater
KR20140047047A (en) Method for physically working and/or heating media, in particular liquids, and device for carrying out the method
CN102563843B (en) Electromagnetic induction heating device
CN201391856Y (en) Electromagnetic heating steam boiler
RU87856U1 (en) LIQUID INDUCTION HEATING DEVICE
CN100585321C (en) Acoustic cavitation and titanium dioxide nanoparticle control boiling heat transfer method and device
CN110397906A (en) An energy-saving frequency conversion electromagnetic heating steam engine
Arasavelli et al. Influence of transverse vibrations on convective heat transfer in parallel flow tube‐in‐tube heat exchanger
JPH09178103A (en) Induction type super heated steam generator
CN202188647U (en) Super frequency conversion magnetic resistance heating device
RU138284U1 (en) INDUCTION LIQUID HEATER
CN202005629U (en) Electromagnetic heating device of water dispenser
JP6178735B2 (en) Thermal / sonic conversion component, thermal / sonic transducer, and method for manufacturing thermal / sonic conversion component
CN116293634A (en) A high and low pressure heater fouling suppression detection and removal device and method
JP3743064B2 (en) Heating device
CN208779901U (en) New high frequency eddy current heating dryer
RU2350878C2 (en) Scaling protection device
CN102809219A (en) Low-heating electromagnetism generating method and device thereof of electromagnetic water heater