RU2267868C1 - Flowing inductive liquid heater - Google Patents
Flowing inductive liquid heater Download PDFInfo
- Publication number
- RU2267868C1 RU2267868C1 RU2004110282/09A RU2004110282A RU2267868C1 RU 2267868 C1 RU2267868 C1 RU 2267868C1 RU 2004110282/09 A RU2004110282/09 A RU 2004110282/09A RU 2004110282 A RU2004110282 A RU 2004110282A RU 2267868 C1 RU2267868 C1 RU 2267868C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coil
- coil pipe
- heater
- steel
- winding
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в устройствах электрического нагрева жидкости для животноводческих помещений, производственных мастерских, предприятий по переработке жидких пищевых продуктов, в сфере обслуживания, быту.The invention relates to the electric power industry and can be used in devices for electric heating of liquids for livestock buildings, production workshops, liquid food processing enterprises, in the service sector, and in everyday life.
Известен индукционный нагреватель жидкости (Яровиков И.П. Расчет индукционных нагревателей для животноводческих помещений// Механизация и электрификация сельского хозяйства, №4, 1983) для обогрева полов и воздуха в помещениях, корпус которого содержит стальные водогазопроводные трубы, внутри которых укладывается многожильная обмотка из изолированного провода. Принцип работы нагревателя заключается в том, что при протекании переменного тока и за счет созданного им переменного магнитного поля происходит нагрев материала трубы вследствие потерь на гистерезис и вихревые токи.Known induction fluid heater (Yarovikov I.P. Calculation of induction heaters for livestock buildings // Mechanization and Electrification of Agriculture, No. 4, 1983) for heating floors and air in rooms, the casing of which contains steel water and gas pipes, inside of which a multicore winding of insulated wire. The principle of operation of the heater is that when the alternating current flows and due to the alternating magnetic field created by it, the pipe material is heated due to hysteresis and eddy current losses.
Известен также проточной водонагреватель жидкости (пат. 2101882 РФ, МПК 7 Н 05 В 6/10, F 24 H 1/10. Электроводонагревательное устройство трансформаторного типа / В.М.Кузьмин, А.В.Сериков, С.П.Бобровский // Открытия. Изобретения. 1988. №1), представляющий собой трехфазный трансформатор-нагреватель, вторичные обмотки которого замкнуты накоротко и выполнены из трех стальных труб. Торцы труб соединены между собой электропроводящими дисками, образующими совместно с внешней оболочкой трансформатора герметичную камеру, внутри которой расположен индуктор. Вода, омывая оболочку трансформатора и проходя по трубам, нагревается.Also known is a flowing liquid water heater (Pat. 2101882 RF, IPC 7 N 05
Наиболее близким (прототипом) является проточной нагреватель жидкости (US 3414698 (GENERAL ELECTRIC СОМ) 03.12.1968), представляющий собой многослойный трубчатый змеевик, на который наложена тороидальная обмотка индуктора. Вода, проходящая по змеевику, нагревается. Недостатком известных устройств являются большая удельная металлоемкость (до 10 и более кг/кВт), значительное рассеяние магнитных потоков и, как следствие, большие потери тепла.The closest (prototype) is a fluid flow heater (US 3414698 (GENERAL ELECTRIC COM) 03/03/1968), which is a multilayer tubular coil on which a toroidal coil of the inductor is superimposed. The water passing through the coil heats up. A disadvantage of the known devices is the large specific metal consumption (up to 10 and more kg / kW), significant scattering of magnetic fluxes and, as a consequence, large heat loss.
Целью предлагаемого изобретения является снижение металлоемкости, повышение коэффициента полезного действия и уменьшение конструктивной сложности. Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом проточном индукционном нагревателе жидкости 1) совмещены магнитопровод, нагревательный элемент и продуктопровод, функцию которых выполняет изготовленный из стальной трубы змеевик с плотно прилегающими витками с наложенной на него обмоткой из нескольких слоев стальной ленты; 2) используется область сильных магнитных полей с напряженностью 25-40 кА/м; 3) витки змеевика делаются одинакового радиуса, в результате чего в тепловыделении участвует весь объем ферромагнетика; 4) обмотка из стальной ленты плотно прилегает ко всей внешней поверхности змеевика, что позволяет уменьшить электрическое сопротивление нагревателя.The aim of the invention is to reduce metal consumption, increase efficiency and reduce structural complexity. This goal is achieved by the fact that the proposed flow-through induction fluid heater 1) combines a magnetic circuit, a heating element and a product pipeline, the function of which is made from a steel pipe coil with tight-fitting coils with a winding superimposed on it from several layers of steel tape; 2) a region of strong magnetic fields with an intensity of 25-40 kA / m is used; 3) the turns of the coil are made of the same radius, as a result of which the entire volume of the ferromagnet is involved in the heat release; 4) a winding made of steel tape fits snugly to the entire outer surface of the coil, which reduces the electrical resistance of the heater.
Проточной индукционный нагреватель жидкости представлен на фиг.1 с разрезом по сечению А-А - на фиг.2. Нагреватель состоит из обмотки индуктора 1 и сердечника, которым является трубчатый змеевик 3 с наложенной на него обмоткой из стальной ленты 2. Змеевик изготовляется с одинаковыми радиусами витков из стальной трубы. Обмотка из стальной ленты притягивается к поверхности змеевика с помощью спирального проволочного хомута 4, который закладывается между витками змеевика. Внутри трубы змеевика помещен тонкостенный вкладыш 5 и проволочная спираль 6, изготовленные из нержавеющей стали. Нагреватель имеет первичную обмотку (обмотку индуктора), выполненную из медного изолированного провода; роль вторичной обмотки играют обмотка из стальной ленты и стенки стальной трубы змеевика. Соседние витки змеевика плотно прилегают друг к другу. На змеевик наложена обмотка из стальной ленты такой толщины, чтобы не появилась негативно влияющая на коэффициент мощности отраженная от внутренних стенок трубы электромагнитная волна. На этот сердечник наложена тороидальная обмотка индуктора, что позволяет сконцентрировать магнитный поток внутри тороида. В результате значительно уменьшаются потоки рассеяния и не оказывается негативное воздействие сильных полей на обслуживающий персонал. Чтобы предотвратить коррозию внутренних стенок трубы в нее помещен плотно прилегающий к внутренним стенкам тонкостенный вкладыш из нержавеющей стали. Для увеличения коэффициента теплоотдачи и теплового КПД в просвет трубы введена проволочная спираль из нержавеющей стали, приводящая к дополнительной циркуляции жидкости.A flow-through induction fluid heater is shown in FIG. 1 with a section along section AA — in FIG. 2. The heater consists of the winding of the inductor 1 and the core, which is a
Подобное конструктивное решение позволяет снизить металлоемкость нагревателя до 2-2,5 кг/кВт и повысить тепловой КПД до 98-99%.Such a constructive solution allows to reduce the metal consumption of the heater to 2-2.5 kg / kW and increase thermal efficiency to 98-99%.
По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, гарантирующих сущность заявленного изобретения, не известна и для специалистов не следует явным образом из уровня техники, что позволят сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна» и «изобретательский уровень».According to the information available to the authors, the set of essential features guaranteeing the essence of the claimed invention is not known and it should not be obvious to the experts from the prior art that will allow us to conclude that the invention meets the criteria of "novelty" and "inventive step".
Проточной индукционный нагреватель жидкости работает следующим образом. На первичную обмотку (обмотку индуктора) подается переменное напряжение. Созданный обмоткой переменный магнитный поток замыкается в сердечнике нагревателя, состоящем из трубчатого змеевика и наложенной на него обмотки из нескольких слоев стальной ленты такой толщины, чтобы не возникала отраженная электромагнитная волна, уменьшающая коэффициент мощности нагревателя. Переменный магнитный поток порождает в сердечнике индукционный ток, в результате прохождения которого происходит нагревание сердечника. Дополнительный нагрев происходит в результате перемагничивания материала сердечника (потери на гистерезис).Flow induction fluid heater operates as follows. An alternating voltage is applied to the primary winding (inductor winding). The alternating magnetic flux created by the winding is closed in the heater core, consisting of a tubular coil and a winding superimposed on it from several layers of steel tape of such a thickness that a reflected electromagnetic wave does not occur, reducing the power factor of the heater. An alternating magnetic flux generates an induction current in the core, as a result of the passage of which the core is heated. Additional heating occurs as a result of magnetization reversal of the core material (hysteresis loss).
Обмотка из стальной ленты плотно притянута к поверхности змеевика спиральным проволочным хомутом, проложенным между витками змеевика. Необходимость плотного прилегания обмотки из стальной ленты ко всей внешней поверхности змеевика, изготовленного из стальной трубы, объясняется тем, что направление индукционных токов в соседних витках в области их соприкосновения противоположно. Это затрудняет их прохождение, в результате чего индукционные токи замыкаются через слой обмотки из стальной ленты. При наличии воздушной прослойки между обмоткой из стальной ленты и местом соприкосновения соседних витков змеевика индукционный ток будет проходить в области, где лента прилегает к виткам змеевика, внутри обмотки из стальной ленты и внутри трубы змеевика, а в области, где имеются воздушная прослойка - только внутри обмотки из стальной ленты. Это увеличивает электрическое сопротивление нагревателя и, как следствие, его металлоемкость.The winding of steel tape is tightly drawn to the surface of the coil with a spiral wire clamp, laid between the turns of the coil. The need for a snug fit of a winding of steel tape to the entire outer surface of the coil made of steel pipe is explained by the fact that the direction of the induction currents in adjacent turns in the area of their contact is opposite. This makes their passage difficult, as a result of which induction currents are closed through the winding layer of steel tape. If there is an air gap between the winding of the steel strip and the point of contact of adjacent turns of the coil, the induction current will pass in the area where the tape is adjacent to the turns of the coil, inside the winding of steel tape and inside the pipe of the coil, and in the area where the air gap is only inside steel tape windings. This increases the electrical resistance of the heater and, as a consequence, its metal consumption.
Для предотвращения коррозии стали и для возможности использовать устройство для нагревания пищевых жидкостей внутрь трубы змеевика помещен тонкостенный вкладыш из нержавеющей стали. Сердечник нагревается и передает тепло протекающей по змеевику жидкости. Для улучшения теплоотдачи в просвет трубы помещена плотно прилегающая к внутренней стенке проволочная спираль из нержавеющей стали, которая вызывает дополнительную циркуляцию жидкости. Сердечник нагревателя выполняет функцию магнитопровода, нагревательного элемента и продуктопровода одновременно.To prevent corrosion of steel and to be able to use a device for heating food liquids, a thin-walled stainless steel insert is placed inside the coil pipe. The core heats up and transfers heat to the fluid flowing through the coil. To improve heat transfer, a stainless steel wire spiral tightly adjacent to the inner wall is placed in the pipe lumen, which causes additional fluid circulation. The core of the heater performs the function of a magnetic circuit, a heating element and a product pipeline at the same time.
Преимущество предлагаемого индукционного нагревателя жидкости заключается в следующем:The advantage of the proposed induction fluid heater is as follows:
- малое рассеяние магнитного потока, следовательно, более высокий коэффициент полезного действия и отсутствие негативного воздействия сильных магнитных полей на организм находящихся по близости людей;- small scattering of the magnetic flux, therefore, a higher efficiency and the absence of negative effects of strong magnetic fields on the body of people in the vicinity;
- из-за одинакового радиуса витков змеевика и плотного прилегания обмотки из стальной ленты ко всей внешней поверхности змеевика в тепловыделении участвует весь объем ферромагнетика, что существенно уменьшает металлоемкость нагревателя;- due to the same radius of the coil turns and tight fit of the winding made of steel tape to the entire outer surface of the coil, the entire volume of the ferromagnet is involved in heat generation, which significantly reduces the metal consumption of the heater;
- уменьшается удельная металлоемкость до 2-2,5 кг/кВт в результате совмещения магнитопровода, продуктопровода и нагревательного элемента и благодаря использованию сильных магнитных полей с напряженностью 25-40 кА/м;- the specific metal consumption decreases to 2-2.5 kg / kW as a result of combining the magnetic circuit, product pipeline and heating element and through the use of strong magnetic fields with a strength of 25-40 kA / m;
- высокая теплопередача от сердечника нагревателя протекающей по змеевику жидкости в результате дополнительной циркуляции жидкости вызываемой проволочной спиралью, помещенной в просвет трубы змеевика;- high heat transfer from the core of the heater fluid flowing through the coil as a result of additional fluid circulation caused by a wire spiral placed in the lumen of the coil pipe;
- отсутствие коррозии стали и возможность нагревания и пастеризации пищевых жидкостей (воды, соков, молока и т.п.) в результате использования вкладыша из нержавеющей стали в змеевике.- the absence of corrosion of steel and the possibility of heating and pasteurization of food liquids (water, juice, milk, etc.) as a result of using a stainless steel insert in the coil.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004110282/09A RU2267868C1 (en) | 2004-04-05 | 2004-04-05 | Flowing inductive liquid heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004110282/09A RU2267868C1 (en) | 2004-04-05 | 2004-04-05 | Flowing inductive liquid heater |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004110282A RU2004110282A (en) | 2005-09-20 |
| RU2267868C1 true RU2267868C1 (en) | 2006-01-10 |
Family
ID=35848837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004110282/09A RU2267868C1 (en) | 2004-04-05 | 2004-04-05 | Flowing inductive liquid heater |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2267868C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2337279C1 (en) * | 2007-04-12 | 2008-10-27 | Евгений Павлович Шелудяков | Vortex induction heater for water or air |
| RU2337278C1 (en) * | 2007-04-09 | 2008-10-27 | Евгений Павлович Шелудяков | Induction vortex water heater |
| RU2773671C1 (en) * | 2021-05-04 | 2022-06-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ) | Flow induction fluid heater |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3414698A (en) * | 1965-10-27 | 1968-12-03 | Gen Electric | High voltage transformer type heater for heating fluids |
| SU1094161A1 (en) * | 1983-03-11 | 1984-05-23 | Государственный Ордена "Знак Почета" Научно-Исследовательский И Проектный Институт Лакокрасочной Промышленности | Fluid medium induction heater |
| SU1760653A1 (en) * | 1990-03-06 | 1992-09-07 | Украинский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства | Immersed water heater |
-
2004
- 2004-04-05 RU RU2004110282/09A patent/RU2267868C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3414698A (en) * | 1965-10-27 | 1968-12-03 | Gen Electric | High voltage transformer type heater for heating fluids |
| SU1094161A1 (en) * | 1983-03-11 | 1984-05-23 | Государственный Ордена "Знак Почета" Научно-Исследовательский И Проектный Институт Лакокрасочной Промышленности | Fluid medium induction heater |
| SU1760653A1 (en) * | 1990-03-06 | 1992-09-07 | Украинский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства | Immersed water heater |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2337278C1 (en) * | 2007-04-09 | 2008-10-27 | Евгений Павлович Шелудяков | Induction vortex water heater |
| RU2337279C1 (en) * | 2007-04-12 | 2008-10-27 | Евгений Павлович Шелудяков | Vortex induction heater for water or air |
| RU2773671C1 (en) * | 2021-05-04 | 2022-06-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ) | Flow induction fluid heater |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004110282A (en) | 2005-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2083370C (en) | Apparatus for heating a fluid | |
| US3414698A (en) | High voltage transformer type heater for heating fluids | |
| CN105485891A (en) | Induction heater with closed magnetic circuit | |
| US8476562B2 (en) | Inductive heater humidifier | |
| JP2013057482A (en) | Induction heating type liquid heater and induction heating type liquid heating apparatus | |
| RU2267868C1 (en) | Flowing inductive liquid heater | |
| RU2267869C1 (en) | Flow inducing liquid heater | |
| RU2773671C1 (en) | Flow induction fluid heater | |
| JP2002323260A (en) | Instant water heating device | |
| JP2005011677A (en) | Fluid heating device | |
| KR100996606B1 (en) | High Frequency Cables for High Power High Frequency Induction Heating Equipment | |
| RU2053455C1 (en) | Induction electric liquid heater | |
| RU2226046C2 (en) | Transformer-type electric water heater | |
| RU2043577C1 (en) | Induction electric boiler | |
| RU86832U1 (en) | FLUID INDUCTION HEATER | |
| RU2772376C1 (en) | Flow induction liquid heater | |
| RU2136123C1 (en) | Inductance flow heater | |
| CN210861324U (en) | Electromagnetic heating stove | |
| CN107421103B (en) | Quick electromagnetic heater for fluid | |
| RU180381U1 (en) | DEVICE FOR INDUCTION HEATING | |
| CN201680641U (en) | Water tank electromagnetic auxiliary heater for solar energy water heater | |
| KR20100026408A (en) | A high frequency induction heating device | |
| CN205179409U (en) | Low radiation electromagnetic induction heating device of low magnetic leakage | |
| RU2226045C2 (en) | Transformer-type electric heater | |
| RU2692U1 (en) | THREE-PHASE ELECTRIC HEATING DEVICE OF TRANSFORMER TYPE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060406 |