Высокотемпературный электроразрядный нагреватель

Разработчик: ОАО "Инновации и технологии".

Назначение проекта: Разработка и создание технологических образцов новых видов электроразрядных нагревателей.
Цель проекта : Повышение конструкционной прочности и долговечности изделий и инструментов из традиционно используемых материалов для авиакосмической, машиностроительной, строительной, добывающей и других отраслей промышленности.
Обоснование проекта
Предлагаемое к созданию устройство предназначено для нагрева воздуха и газовых смесей, используемых в различных технологических устройствах и высокотемпературных химических реакторах.
Особенность данного устройства заключается в том, что в различной аппаратуре нередко требуется нагрев газовых потоков до температуры 1000°-2000°С с большим расходом рабочего тепла. Такой уровень температуры недостижим при нагреве традиционными устройствами типа ТЭНов (теплоэлектронагревателей).
ТЭНы обладают рядом недостатков:
  1. невысокая температура рабочего тепла - до 800°С, чаще 200° - 400°С;
  2. при указанных высоких температурах незначителен ресурс нагревательного элемента;
  3. невысокое значение плотности мощности, рассеиваемой с поверхности нагрева;
  4. ТЭНы обладают низкой стойкостью в агрессивной среде, что уменьшает их ресурс.
Предлагаемое устройство на основе электрических разрядов повышенной частоты имеет следующие преимущества перед ТЭНами и другими нагревательными устройствами с газовыми горелками:
  1. позволяет регулировать температуру нагрева в широком диапазоне 600° - 2000°С;
  2. ресурс разрядного устройства, являющегося нагревателем, практически неограничен;
  3. плотность мощности выше в 5 – 10 раз;
  4. агрессивные среды не влияют на работоспособность устройства;
  5. отсутствие открытого пламени;
  6. отсутствие вредных выбросов и экологическая чистота.
Особенности физических процесов и техническая реализация
Плавное регулирование температурного диапазона обеспечивается изменением частоты разрядного устройства генератора. Физические процессы не позволяют ввести в единичный разряд высокую мощность, поэтому конструкция должна сочетать в себе достаточное количество модулей, которые монтируются в одном разрядном объекте и работают независимо друг от друга. Запитка разрядных модулей осуществляется от индивидуальных питающих модулей, которые смонтированы на общем воздуховоде или тракте подачи газа и обеспечивают предварительный нагрев газового потока перед разрядниками.
Модульность и плавность регулировки позволяют обеспечить практически любую необходимую мощность - до сотен кВт и тонкую регулировку температуры потока.
Модульная конструкция также обеспечивает высокую равномерность температуры по сечению потока.
Плотность мощности в разрядных устройствах в 5 - 10 раз превышает плотность мощности на ТЭНах. Аксиальная конструкция разрядных устройств обеспечивает высокую плотность вводимой мощности за счет прохождения газовых смесей непосредственно через разряд.
Разряд на повышенных частотах - от 100 кГц до 500 кГц - не локализуется и является практически диффузным. Это позволяет увеличить ресурс электродов-индукторов до нескольких тысяч часов.
Новизна разработки
Данная разработка содержит несколько новых технических решений в области техники высокочастотных газовых разрядов при атмосферном давлении.

Области применения
  1. Устройства нагрева для:
    • химических реакторов;
    • получения новых материалов и соединений;
    • полимеризации;
    • сушки красителей;
    • взгонки, перегонки в химической промышленности и фармакологии;
    • получения активированного угля.
  2. Герметизация разрядных соединений.
  3. Соединение кабелей.
  4. Подготовка поверхности перед различными технологическими операциями.
  5. Нагрев кровельных материалов.
  6. Устройства обеззараживания в медицине.
Стадия разработки
Экспериментально опробованы рабочие режимы, определены параметры устройств, проверена конструктивная стойкость материалов.
Цель финансирования
  1. Создание опытного образца мощностью 1 - 20 кВт.
  2. Разработка технологической документации.
  3. Отработка технологических режимов в различных областях применения.
  4. Организация опытного производства.
Срок реализации проекта
14 месяцев.
Объем инвестиций
На реализацию приведенных целей требуется 350 тыс. $ США.
Форма сотрудничества
Создание совместного предприятия с инвестором.