close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY5235

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 5235
(13) C1
(19)
7
(51) A 47J 27/21,
(12)
H 05B 3/82
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КИПЯТИЛЬНИК
(21) Номер заявки: a 19991027
(22) 1999.11.18
(46) 2003.06.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Могилевский государственный университет продовольствия" (BY)
(72) Авторы: Груданов Владимир Яковлевич; Никулин Владимир Иванович;
Радчук Оксана Владимировна (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Могилевский государственный университет продовольствия" (BY)
(57)
Электрический кипятильник, содержащий кипятильный сосуд с вертикальной переливной трубой, питательную коробку с регулятором уровня воды для поддержания уровня
воды в питательной коробке и переливной трубе на расстоянии Н от края переливной трубы с образованием резервного объема, сборник кипятка и трубчатый электронагреватель
для нагрева воды в кипятильном сосуде, отличающийся тем, что верхняя часть переливной трубы выполнена в виде многотрубной насадки, при этом суммарная площадь поперечного сечения трубок насадки равна площади поперечного сечения переливной трубы, а
диаметр трубок насадки определен по формуле:
D
d=
,
z
BY 5235 C1
где d - диаметр трубок насадки,
D - диаметр переливной трубы,
z - количество трубок насадки.
Фиг. 1
BY 5235 C1
(56)
SU 386481, 1973.
SU 334977, 1972.
GB 2214355 A, 1989.
RU 2090129 C1, 1997.
Известен электрический кипятильник, содержащий кипятильный сосуд с вертикальной переливной трубой, питательную коробку с регулятором уровня воды для поддержания уровня воды в питательной коробке и переливной трубе на расстоянии Н от края
переливной трубы с образованием резервного объема, сборник кипятка и трубчатый электронагреватель для нагрева воды в кипятильном сосуде. Расстояние от края переливной
трубы до уровня воды Н равно 60...80 мм [1].
Эффективность работы такого устройства повышается за счет того, что трубчатый
электронагреватель вибрирует во время работы. Вибрационное состояние электронагревателя не только интенсифицирует теплообмен, но и нарушает процесс спокойной кристаллизации солей накипи на поверхности электронагревателя. Не прикипевшие к поверхности
кристаллы солей, соединяясь в крупные частицы, выпадают в осадок и удаляются струей
воды.
Вместе с тем, в данном устройстве внутренняя поверхность переливной трубы быстро
зарастает накипью, что снижает эффективность работы электрокипятильника.
Задача изобретения - повышение эффективности работы электрического кипятильника.
Поставленная задача достигается тем, что в электрическом кипятильнике, содержащем кипятильный сосуд с вертикальной переливной трубой, питательную коробку с регулятором уровня воды для поддержания уровня воды в питательной коробке и переливной
трубе на расстоянии Н от края переливной трубы с образованием резервного объема,
сборник кипятка и трубчатый электронагреватель для нагрева воды в кипятильном сосуде,
согласно изобретению, верхняя часть переливной трубы выполнена в виде многотрубной
насадки, при этом суммарная площадь поперечного сечения трубок насадки равна площади полезного сечения переливной трубы, а диаметр трубок насадки определяют по формуле:
D
d=
,
(1)
z
где d - диаметр трубок насадки;
D - диаметр переливной трубы;
z - количество трубок насадки.
Выполнение верхней части переливной трубы в виде многотрубной насадки при равенстве суммарной площади поперечного сечения трубок насадки и площади полезного
сечения переливной трубы и при соблюдении формулы 1 позволяет достичь технического
результата - значительно увеличить внутреннюю боковую поверхность переливной трубы,
что приведет к более тонкому слою накипеобразования, что и повышает эффективность
работы электрокипятильника.
D
D
Если d ≠
, а, например, d >
, то в этом случае суммарная площадь всех трубок
z
z
насадки будет больше площади поперечного сечения переливной трубы, а уровень воды
будет заниженный и, как следствие, вместо кипятка через переливную трубу будет выходить пар, и, таким образом, эффективность работы кипятильника будет снижаться.
2
BY 5235 C1
D
, то в этом случае первоначальный уровень воды в переливной трубе буz
дет завышенным и через край переливной трубы будет перебрасываться некипяченая вода, что также снижает эффективность работы кипятильника.
Только соблюдение всех отличительных признаков позволяет существенно увеличить
внутреннюю поверхность верхней части переливной трубы и повысить тем самым эффективность работы электрического кипятильника.
На фиг. 1 представлена принципиально-конструктивная схема электрического кипятильника, на фиг. 2 - верхняя часть переливной трубы, выполненная в виде многотрубной насадки, на
фиг. 3 - вид сверху верхней части переливной трубы, выполненной в виде многотрубной насадки.
Электрический кипятильник включает в себя кипятильный сосуд 3 с вертикальной переливной трубой 4, питательную коробку 1 с регулятором 2 уровня воды для поддержания уровня
воды в питательной коробке и переливной трубе на расстоянии Н от края переливной трубы с
образованием резервного объема, сборник кипятка 5 с пробковым краном 6 и трубчатый электронагреватель 7 для нагрева воды в кипятильном сосуде. Переливная труба 4 в своей верхней
части выполнена в виде многотрубной насадки, состоящей из коллектора 8 и трубок 9.
Диаметр трубок 9 определяется по формуле:
D
d=
,
z
где d - диаметр трубок 9;
D - диаметр переливной трубы 4;
H - расстояние от края трубок 9 до воды (равное 60...80 мм, что соответствует прототипу);
z - количество трубок.
В данном случае на фиг. 2 показана многотрубная насадка, состоящая из четырех трубок 9 диаметром d и выполненная как одно целое с переливной трубой 4. Возможен также
вариант со съемной трубной насадкой.
Уровень воды в питательной коробке 3 и в переливной трубе 4 поддерживается регулятором 2 уровня воды (поплавковым клапаном) на расстоянии Н. При этом образуется
резервный объем V.
Кипятильник работает следующим образом: на трубчатый электронагреватель 7 подают электропитание, и начинается нагрев воды в кипятильном сосуде 3. По мере повышения температуры воды паровые пузырьки, образующиеся при кипении, увлекают воду
вверх, в переливной трубе 4 начинается бурление, уровень воды повышается и кипяток
перебрасывается через края трубок 9 в сборник кипятка 5.
В предлагаемой конструкции кипятильника при одинаковых условиях (при той же
производительности, жесткости воды, времени работы и т.д.) толщина слоя накипи, состоящей из труднорастворимых в воде солей кальция и магния, оседающих на стенке в
виде кристаллов, будет значительно меньше, т.к. благодаря трубкам 9 существенно увеличивается внутренняя их боковая поверхность, на которую осаждается накипь: одно и то
же количество накипи осаждается на большую поверхность, и слой накипи становится
тоньше. Причем чем больше количество трубок 9, тем больше их внутренняя боковая поверхность по сравнению с одиночной переливной трубой и при этом сохраняется равенство резервных объемов у одиночной трубы и трубок 9.
Покажем это на конкретных примерах.
Пример А.
Дано:
D = 30 мм;
H = 80 мм;
переливная труба выполнена в виде четырех
Если d <
3
BY 5235 C1
трубок, т.е. z = 4.
1. Определяем боковую внутреннюю поверхность одной переливной трубы:
ST = π ⋅ D ⋅ H = 3,14 ⋅ 30 ⋅ 80 = 7536 мм2.
2. Определяем площадь поперечного сечения одной переливной трубы:
π ⋅ D 2 3,14 ⋅ 30 2
=
= 706,5 мм 2 .
F=
4
4
3. Определяем диаметр одной переливной трубки 9:
D
30
d=
=
= 15 мм.
z
4
4. Определяем внутреннюю боковую поверхность одной из четырех трубок:
S1 = π ⋅ d ⋅ H = 3,14 ⋅ 15 ⋅ 80 = 3768 мм2.
5. Определяем боковую внутреннюю поверхность четырех трубок:
S = S1+S2+S3+S4 = 4 ⋅ S1 = 4 ⋅ 3768 = 15072 мм2.
6. Из расчета следует, что: S >> ST (15072 >> 7536), т.е. внутренняя поверхность переливной трубы предлагаемой конструкции увеличилась в два раза, что в конечном итоге
увеличит срок службы кипятильника.
7. Определяем резервный объем серийной переливной трубки:
VT = π ⋅ R2 ⋅ H = 3,14 ⋅ 152 ⋅ 80 = 56520 мм3.
8. Определяем резервный объем одой из четырех трубок:
V1 = π ⋅ r2 ⋅ H = 3,14 ⋅ 7,52 ⋅ 80 = 14130 мм3.
9. Определяем резервный объем четырех трубок:
V1 = V1 + V2 + V3 + V4 = 4 ⋅ V1 = 56520 мм3.
Следовательно, V = Vт, что и необходимо для нормальной работы аппарата.
Пример Б.
Дано:
D = 30 мм;
H = 80 мм;
ST = 7536 мм2;
VT = 56520 мм3;
переливная труба выполнена в виде пяти
трубок, т.е. z = 5.
1. Определяем площадь поперечного сечения одной переливной трубы:
F=
π ⋅ D 2 3,14 ⋅ 30 2
=
= 706,5 мм 2 .
4
4
2. Определяем диаметр одной переливной трубки 9:
D
30
d=
=
= 13,4 мм.
z
5
3. Определяем внутреннюю боковую поверхность одной из пяти трубок:
S1 = π ⋅ d ⋅ H = 3,14 ⋅ 13,4 ⋅ 80 = 3366,08 мм2.
4. Определяем боковую внутреннюю поверхность пяти трубок:
S = S1+S2+S3+S4+S5 = 5 ⋅ S1 = 5 ⋅ 3360,08 = 16830,4 мм2.
5. Из расчета следует, что: S >> SТ (18530,4 >> 7536), т.е. внутренняя поверхность переливной трубы предлагаемой конструкции увеличилась более чем в два раза, что в конечном итоге увеличит срок службы кипятильника.
6. Определяем резервный объем одой из четырех новых трубок:
V1 = π ⋅ r2 ⋅ H = 3,14 ⋅ 6,72 ⋅ 80 = 11276,37 мм3.
7. Определяем резервный объем четырех трубок:
4
BY 5235 C1
V = V1+V2+V3+V4+V5 = 5 ⋅ V1 = 5 ⋅ 11276,37 = 56381,8 мм3 ≅ VT,
что и требовалось доказать.
А теперь покажем, каким образом образуется формула (1).
Исходя из условия, что суммарная площадь Σfтр поперечного сечения трубок 9 насадки 8 равна площади F поперечного сечения переливной трубы 4, получим
F = ∑ f тр ;
π ⋅ D2 π ⋅ d 2
=
⋅ z; D 2 = d 2 ⋅ z;
4
4
D
или d =
.
z
Таким образом, только строгое соблюдение всех отличительных признаков позволяет получить развитую внутреннюю боковую поверхность трубы, уменьшить тем самым толщину
слоя накипи и увеличить при этом срок службы кипятильника, что и повышает эффективность его работы (одно и то же количество накипи при одинаковой производительности осаждается на значительно большую внутреннюю поверхность трубок 9 насадки 8, при
равенстве резервных объемов).
Источники информации:
1. SU 386481.
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
136 Кб
Теги
by5235, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа